火山是地球上常見的一種地貌形態，是地球在釋放內部不斷積聚能量的同時，將地球表面地貌進行改變之後形成的特殊地貌。目前世界上的火山總數在2500多座，其中處於沉寂狀態的「死火山」數量在2000座左右，而處於活躍期的「活火山」500多座。相信大家對於活火山噴發的壯觀場面印象深刻，伴隨著地面劇烈的振動，濃烈的煙塵物質和液態巖漿從火山口噴湧而出，有時還會發生強烈的閃電現象。在我們的認知中，在雷雨天氣時才會發生閃電，為何火山噴發也會有這種情況呢？
電荷的中和反應
世界上所有的宏觀物質，無論是我們用肉眼能夠看到的各種物體，還是組成大氣的各種氣體分子，都是由原子所構成，而原子是由處於核心位置的原子核和核外電子組成。原子核帶正電，電子帶負電，而且原子核所帶的正電量與電子所帶的負電量總量相等，在正常情況下，這個原子包括原子所組成的物質，對外表現出正負電荷平衡的狀態，也就是不表現出帶電性。
如果由於一些特殊的原因，使得原子核的核外電子掙脫了原子核的束縛，那麼這個原子以及由其組成的物質就會因失去負電荷而呈現帶正電性，而得到那些「游離」電子的原子以及由其組成的物質，就會相應地呈現帶負電性。
當這兩個分別具有帶不同性質電荷的物質相互接觸時，它們之間的電場強度就會增加，兩個物體之間的「空氣隔層」就會被電離，從而形成一個可以導電的通道，兩個物體上的正負電荷，通過這個導電通道，就會彼此吸引到一起，發生正負電荷的中和。與此同時，在不同性質電荷的中和過程中，它們本身在電場中的電勢能也將消失，根據能量守恆定律，電勢能轉化為熱能被釋放了出來。
使物體產生電荷聚集的方式
大家在上學進行物理課學習時，應該會對摩擦起電印象深刻，比如用梳子梳頭、冬天脫毛衣，都會產生明顯的帶電現象，這種情況就是通過摩擦的方式，使物體表面產生了靜電。而從物體表面產生電荷聚集的條件來看，必須要有可以使相應電荷從一個物體轉移到一個物體，從而使相同類型的電荷在物體的一定部位聚集。而出現電荷聚集的物體，與其它不帶電或者帶有相反電荷的物體靠近時，產生一定的電位差，從而推動形成可供電荷轉移的導電通道，進而形成電流。
實際上，使物體產生電荷聚集現象的路徑有很多種，而摩擦起電只是其中的一種方式。
摩擦起電：兩個不同物體互相摩擦時，由於它們組成原子中的原子核，對核外電子的束縛能力不同，因此會有一個物體失去電子，而另外一個物體得到電子。感應起電：在一定範圍之內，帶電物體可以誘導與它並不相連的附近中性物體，使其不同部位的自由電荷重新進行分布，從而使物體不同部位出現等量的正負感應電荷。極化起電：在靜電場的作用下，通過電荷束縛力的位移，使電介質的內部和外部呈現不均勻分布的電荷，這個物體就出現了極化電荷。附著帶電：某種極性離子或者擁有自由電子的帶電微粒，當附著在一個絕緣體之上時，也會使該絕緣體表面帶有一定的電荷。閃電發生的原理
空氣中出現閃電，其實原理也是正負電荷的中和反應而已，只不過其規模更大、範圍更廣。我們拿雷雨天氣中出現閃電為例，簡要分析一下閃電發生的主要過程。
1、空氣的強烈對流。在雷雨天氣要發生時，空氣中的水汽含量比較充足，近地面的空氣受熱上升，上層較冷空氣下沉，冷暖空氣在空中形成強烈的對流現象。
2、冰晶顆粒的碰撞和摩擦。含有較多水汽的熱空氣在上升到一定高度之後，就會因溫度的降低發生凝結，形成微小的冰晶，在空氣對流的擾動之下，這些冰晶就會發生激烈的碰撞和摩擦，從而分別帶上了不同的電荷。
3、不同電荷的冰晶重新組合分布。一些帶有不同性質電荷的冰晶會在形成之後立即就會發生電荷的中和反應，而有一些質量較大的冰晶吸引自由電子的能力較強，在重力作用下，會在沒有發生電荷中和之前逐漸聚集到雲層的下端呈現大規模的帶負電雲層，而質量較小的冰晶則失去電子被氣流推到雲層的上端，形成大規模的帶正電雲層。
4、產生巨大的電位差。當兩端的雲層帶有的正負電荷量達到一定程度之後，就會因巨大的電位差使中間相隔的空氣發生電離，形成正負電荷可以相互吸引和流動的導體通道，於是產生劇烈的放電現象，閃電就這樣形成了。
火山閃電
火山爆發有時伴隨著閃電，其形成原理與雷電天氣出現的閃電基本一致，都是不同性質的電荷發生的強烈中和反應，只不過參與電荷轉移和中和的物質載體不太一樣。
從火山噴發的物質組成來看，除了炙熱呈熔融態的巖漿以外，還夾雜著大量的火山灰以及部分水蒸氣、二氧化碳、一氧化碳、硫化氫、氨氣、氮氣等。在火山噴發巨大上升氣流的推動下，使上空一定範圍內的空間中，產生至少兩種主要的物質摩擦和碰撞模式。
第一種是在氣流帶動下的空氣分子之間的摩擦。由於噴出的物質和氣流溫度很高，而且在噴力的加持下，上升速度很快，而周圍區域空氣的溫度相對很低，於是就會出現上下層空氣之間的劇烈對流，以及周圍平行區域冷空氣的快速補充等氣流移動現象，這種劇烈的摩擦可以使不同的氣體分子分別帶上不同的電荷。
第二種是火山噴發物之間的摩擦。在向上巨大推力的作用下，火山噴出物中的火山灰、微小巖石碎片等顆粒之間，會產生劇烈的摩擦和碰撞，然後在重力作用下出現不同的分層結構，上下層之間分別帶有不同的電荷。
通過上述兩個方面的作用過程，使得火山噴出物在上升雲層中出現了不同的分層結構，下層帶負電、上層帶正電，正負電荷當積累到可以使中間區域的空氣產生電離時，就會爆發閃電現象了。
總結一下
火山爆發時出現閃電現象，原理和我們常見的雷閃天氣是一致的，都是正負電荷的中和反應，只是火山閃電中電荷聚集所依靠的載體，是火山噴發物中的氣體和微小顆粒，而雷電中所依靠的載體是微小的冰晶而已。