從科學的角度來講,雷電是怎麼形成的?

還記得懵懂純真的小時候，夏天雷雨交加的日子裡，相信了各種似真似假、關於妖魔鬼怪的對雷電的解釋，一個人充滿惶恐的坐在床上，蒙著頭。

直到多年以後，心中對於雷電的純真的恐懼才隨著知識的增長消失。

碰撞摩擦起電與電荷積累

雷電作為一種自然現象，常發生在夏季。電閃雷鳴、狂風暴雨是雷電在人們心中的明顯標籤，其具有極高的能量和破壞性，因此在大多數的印象裡，雷電不同於淅淅瀝瀝、時而帶有詩意的雨和令人心曠神怡的皚皚白雪，其往往與災害相關聯，雄偉壯觀但令人生畏。

雷電一般產生於對流現象顯著的積雨雲中。在積雨雲中積聚著大量的冰晶和過冷水滴，冰晶的凇附、水滴的分解以及空氣對流等，使積雨雲中產生電荷。

其中，電荷主要來源於冷熱空氣對流造成的冰晶和水滴碰撞和摩擦。冷空氣中夾帶著冰晶，熱空氣中裹挾著水滴，兩者密度不同，冷空氣急速下降，熱空氣急速上升，兩個雲團相遇碰撞、摩擦。

碰撞摩擦的過程，使二者都帶上了電荷。對流現象越明顯，雲層越厚大，產生的電荷越多，形成了極性的雷雨雲。

其中重量較輕、帶正電的堆積在雲層上方；較重、帶負電的聚集在雲層底部。

雷雨雲起電的機理主要有以下四種理論

水滴破裂效應：水滴在氣流的作用下破裂成帶負電的較大顆粒和帶正電的較小顆粒，由於質量不同，在上升氣流的作用下，後者上升，前者下降，使雲層下層帶負電。

吸電荷效應：由於宇宙射線及其他因素，空氣分子電離，大氣中存在正負離子，又因為空間中存在電場，在電場力的作用下正負離子在雲的上下層分別積累，從而使雷雨雲帶電，又稱感應起電。

水滴撞凍效應：雲團中的過冷水滴在碰撞結冰過程中會產生電荷，冰晶帶正電荷，水帶負電荷，當上升氣流把冰晶上的水分帶走時，就會導致電荷的分離，而使雷雨雲帶電。

溫差起電效應：在冰晶中存在著正離子（H+）和負離子（OH-），積雨雲中的冰晶和雹粒在碰撞和摩擦運動中會造成溫度差異，正負離子相互分離，接著在重力和氣流的作用下分離擴散，最後達到一定的動態平衡。

巨大電位差的「釋放」形成雲閃

雷雨雲中正負電荷的相互分離使得雲層上下如同兩塊電極板，存在強大的電場，具有很大的電勢，有著很強烈的放電勢能，達到一定條件後，便會在雲層中或雲層之間形成強電流，即閃電，而這種在雲層中發生的閃電，在氣象學中也被稱「雲閃」。

感應起電，使大地帶電，形成地閃

由於電荷的分離，負電荷積聚在雲層下部，在感應起電原理的作用下，地面帶上正電荷，地面和雷雨雲之間就形成了強大的電場。

空氣具有很大的電阻，很難擊穿，產生電流。當電場強度和地面積聚的電荷密度達到臨界值時，空氣就會被擊穿，出現雲地閃，也就是雲向地面的放電現象。

帶電荷的粒子會在放電過程中在雲中高速運動，使氣體迅速膨脹、氣溫急速上升，產生極大的衝擊力，發出巨大聲響，這就是雷聲。

危害極大的閃電蘊藏有巨大能量

每年，全球各地都有因雷電造成的生命財產損失。其中，造成主要損失的雲地閃電壓高達1億多伏，能產生高達幾萬甚至是幾十萬安培的瞬時電流，電火花的溫度可以達到3萬多攝氏度，同時釋放巨大能量。

一個中等雷電的功率高達1000萬瓦，可以與一座中性水電站一天的發電量相比擬。因此，有不少科學家嘗試將雷電釋放的能量收集，用於工業生產生活。

此舉環保無汙染，既能減少因此帶來的損失，還能產生經濟效益，一舉三得。不過，以目前的科技水平，人類仍然無法做到這一點，也許，在不遠的將來，雷電釋放的能量將能為人類所用。