自然探索:雷電是怎麼產生的?

2020-12-05 知識方便麵

水層還有厚度?

有這樣兩個情景:路面有水,水會減少汽車輪胎與路面的摩擦力,引發打滑現象。但是,人工清點紙幣時,乾燥的手指在紙幣上卻打滑,將手指沾水後反倒不打滑了。這是為什麼?

兩種現象的主要差別在於水層的厚度。水層是不是足夠厚,可以讓水自由地在層間流動?如果是,那水自然就會打滑。如果不是,比如只在手指上、玻璃上塗了很薄的一層水膜,那這時表面浸潤和張力會讓水增大摩擦。

在電梯裡手機為什麼沒信號?

因為電梯把電磁信號屏蔽了。

大家都學過中學物理中的靜電屏蔽效應,即導體空腔內外的電荷分布不會互相影響,因為導體中的自由電荷會隨著導體內外的電荷產生的電場而做出「調整」,達到「屏蔽」的效果。

電梯中的信號問題與這有些類似,電梯可看作一個封閉的導體空腔,由於自由電荷的影響,電磁波不容易穿過導體。在手機信號的頻率波段下,電磁波在導體中的穿透距離很小,強度衰減得很快。因此,手機發出的信號很難傳到電梯外,電梯外的電磁信號也難以傳到手機上。

雷電是怎麼產生的?

雷雨的積雨雲下層以及地表富集著大量的相反電荷,這使得雲和大地之間形成了非常大的電勢差(幾十兆伏),這樣高的電壓產生的電場有可能讓空氣分子電離。電離出來的離子在電場加速下高速撞向旁邊的分子,把旁邊的分子也給撞電離了。然後,這種雪崩一樣的情況把空氣沿著一條線變成了導體,電荷通過這條線迅速放電,就形成了閃電。放電產生的熱量把空氣加熱,使得空氣膨脹摩擦並發出聲響,這就產生了雷。

雷雨雲中為什麼會富集如此大的電荷量?目前有很多理論,但是每個理論都不能解釋所有的現象,雷雨雲的起電機制現在還是一個有爭議的問題。想了解更多的朋友可以去看看《費曼物理學講義》。

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