雷一定是和閃電聯繫在一起的,是由於閃電擊穿空氣以後,高溫引起空氣急劇膨脹,帶來的震耳欲聾的衝擊波。
一次閃電的電流可以高達3萬到30萬安培,閃電經過的空氣溫度會被加熱到8000到3萬度,發出耀眼的白光。因為能量是在突然之間釋放的,所以雷電可以摧毀樹木甚至是房屋。
我們在家裡面拔電源插座的時候,有的時候會聽到啪的一聲,這就是電流擊穿空氣的聲音。
》雷、電不分家,正因為有了閃電,才有了隆隆的雷聲。
那麼閃電是怎麼形成的呢?首先要有大量電荷的聚集,電場在電荷的聚集過程中會不斷的升高,高到一定的程度就會擊穿空氣引起放電。
我們所處的地球整個都是帶電的,而且電荷分布每一處都不均勻。總的來說地球是帶負電的,這是因為太陽是帶正電的。
離我們地球1.5億公裡遠的本星系的母恆星~太陽,不僅是我們地球上的天然巨大照明光源,還是一個巨大的等離子發射器。
太陽內部的溫度高達1500萬度,它外表的溫度也有5000多度。高溫把電子從原子核周圍剝離,形成原子核與電子的混合等離子漿。這些等離子噴射到外太空就會形成太陽風。由於電子的質量較輕,所以最容易被噴射到外層空間。
由太陽風帶來的大量電子,讓地球帶上了負電,所以我們腳下的大地是帶負電的。
大氣帶正電,天氣越是晴朗,大地和空氣的電壓差越高。在陸地上空每米電壓差可以達到120伏,在海面上空每米電壓差可以達到130伏。
》地面上的水蒸氣蒸發到高空,形成雲。雲頂帶正電,雲底帶負電。
這種正負電荷分離形成的電壓差,就是閃電產生的物理背景。
但是光有電壓差,還不能構成閃電。只有當電壓差高到能夠擊穿絕緣層的時候,閃電才會發生。
夏天溫度高,地面有強烈的上升氣流,把大量的水蒸氣帶入空中。雲高且厚,雲底和雲頂形成的電壓差有足夠的高,所以在雲層內會有放電產生。
高溫帶來了空氣溼度的增加,空氣的絕緣效果變差。強大的雲底電場擊穿了絕緣變差的空氣,就形成了從雲底延伸下來的閃電。
閃電放電時候的電壓可以高達1000萬到1.2億伏特。一個典型的閃電放電時長一般在1/100~1/1000秒,釋放出的能量有幾百億焦耳,相當於10噸TNT炸藥在瞬間爆炸。
155毫米口徑火炮,炮彈內部的裝藥也只有8公斤。在閃電行進的通路上,相當於排列著很多門大口徑火炮在同時發射。
》冬天空氣乾燥,絕緣性好,沒有強烈的上升氣流,雲層的厚度和體積都不大。
閃電形成的兩個條件:強大的雲底電荷積聚以及絕緣變差的空氣,都不存在。所以在冬天不會出現打雷。
但是,冬天也並不是絕對不打雷。只要符合閃電形成的條件,首先就會放電,然後就會聽到隆隆的雷聲。只是這種現象在冬天極少。
在地球上越靠近兩極,雷電發生的概率越少。南緯65度以南,北緯82度以北,就很少聽到雷聲了。
地球上雷電最多的地區是印度尼西亞的爪哇島,每年會發生1400多次雷暴。這裡空氣炎熱,大氣活動劇烈,雨水充沛,每年的降雨量高達4000多毫米,符合形成雷電的所有條件。
除了雲層放電形成的閃電以外,還有一種特殊的球形閃電,沒有辦法用本文中的知識來解釋。一般認為球形閃電是一團高溫的等離子漩渦,科學家至今沒有完全弄明白球形閃電產生的規律。
》2020年3月5號是農曆的驚蟄,在中國傳統曆法裡面,驚蟄就是第1聲雷響起的時候。
因為雷聲的響起,驚動了蟄伏在地下的昆蟲,故名為驚蟄。
落地雷和球形閃電擊中人和建築物都會引起損失。全世界每年都有超過1萬人被閃電擊中,這其中90%的人會活下來。
但是人類的文化裡面並沒有痛恨閃電和打雷,神話傳說裡雷代表著公正的裁決,那些作惡多端的人會被雷劈。
實際上雷電帶給人類社會的好處遠遠大於它給人類帶來的損失。閃電高溫加熱空氣,可以讓氧原子和氮原子結合,並且隨著降雨落到地面,形成氮肥。在閃電頻繁的地區,植物的生長明顯茂密很多。閃電會形成臭氧,淨化空氣,所以雨後的天氣才會格外的清新。
冬至是北半球日照時間最短的一天。冬至以後日照時間不斷的增長,長江中下遊一帶氣溫回升雨水增多,強烈的上升氣流把雲層堆高堆厚。潮溼的空氣引導著閃電,於是就有了春天裡的第1聲雷。
但是北方來說,打雷的時間要推遲到至少一個月,到清明節以後才會慢慢地聽到雷聲。