科普知識:了解閃電的形成,如何防止雷擊關鍵時刻可救命

到了夏天雷雨多發，我們經常會在電視上看到有人被雷擊的新聞.閃電是如何形成的？夏天我們該如何防雷？這個避雷針到底是幹嘛用的？

今天我們來討論一下這些話題，首先，我們從一個現象靜電感應說起！

靜電感應是，一個帶電體可以吸引一個輕小的不帶電體，為什麼帶電體可以吸引不帶電體！你看假如有一個帶正電的小球，旁邊有一個不帶電的導體棒

它是導體，但它本身不帶電，導體的特點是它內部有大量的自由電荷，比如說一個金屬導體，它內部有很多的自由電子可以來回移動，那麼在左側的正電荷作用下，這些自由電子因為帶負電受到吸引力就會聚一再左側而那個跟他同號得正電荷呢就會聚集在右側。事實上是因為右側缺少了電子就會帶正電，這樣正負電荷就分開了，這種現象我們就稱之為感應。在這個時候呢正負電荷會相互吸引。這就是為什麼帶電體也可以吸引不帶電的物體。

那麼明白了靜電感應現象之後，我們還要知道這個電荷在導體上的分布，電荷的分布，電荷在導體上分布一共兩句話，那第一句話，就是電荷分布在什麼地方，分布在這個導體的外表面。這些事都是可以經過物理規律證明的。那麼第二個，就是尖銳的地方分布的電荷多，就容易形成所謂的尖端放電現象。

這個咱們解釋一下什麼叫尖端放電，比如，有一個比較奇怪的形狀的導體，這個形狀是有一方是尖端，有凹陷端的不規則形狀一個導體，這個導體帶上電荷，那么正電荷會如何分布呢？這個尖端的這個地方正電荷是最密集的，其他地方正電荷就少了一些，而這個凹陷的地方基本上就沒有正電荷，那么正電荷密集的地方會形成很強的電場，電場強它就容易擊穿空氣形成放電現象。因此，我們放電的時候總是在尖銳處進行，這就叫所謂的尖端放電現象。

尖端放電現象

利用這個現象，人們造成一個起電機叫範德格拉夫起電機，這範德格拉夫起電機大家可能沒聽說過，但是這個現象你可能電視上見過，就是有一個人站在一個球的旁邊手摸這個球，結果一摸這個球，頭髮就立起來了，就這麼一個現象。

範德格拉夫起電機現象

這個現象其實就是所謂的範德格拉夫起電機的現象，這個球上面帶有一定量電荷，而且這個電壓非常高，可能有幾十萬伏甚至上百萬伏，站在絕緣墊上面，那麼你手一摸球，有一些電荷就跑到你身上去了，這樣你的頭髮就立起來了，說那為什麼又沒電死？因為人被不被電死是看電流的，雖然這有一些電荷跑到你身上去，但跑過的電荷非常非常少，此時你電壓很高，但是你沒有與其他人連通，所以你還是不會觸電。這時候旁邊如果有一個人站在一個普通地面上一摸你，那你們倆就全電死了。那麼這個範德格拉夫起電機它的基本原理。因為它只分布在外表面，所以這個電荷就源源不斷的跑到這個金屬球的外表面了。可以造出幾百萬伏的高壓來，這就是所謂的範德格拉夫原理。

好了，我們現在講完了這兩件事，就可以研究一下閃電了，為了研究閃電或者叫雷到底是怎麼形成的。我們先來說一說烏雲，大家知道烏云為什麼是黑色的嗎？其實烏雲跟普通的雲沒有太大的區別，它也是小冰晶小水滴聚合物，但是烏雲比較厚裡邊的水也比較多，所以造成了陽光沒有辦法射透烏雲，所以這個烏雲看起來就是黑的。

這個烏雲在摩擦的過程之中會產生電荷，這個具體原理呢人們還沒有搞太清楚，反正大概就是在冰晶水滴會相互摩擦碰撞的過程中會產生電荷，比如說本來是電中性的，結果下表面帶上負電了，上表面帶上正電了，這個時候烏雲就帶上電了，帶上電了之後它就要放電，有可能這個正電荷會跑到底下來，跑到底下來形成所謂的雲內放電，雲在裡邊，在刷刷閃電，這叫雲內放電。也有可能另外一團烏雲過來了，這個時候兩團烏雲之間形成了放電，這種叫雲間放電。還有一種情況就是跟大地之間的放電。

雲間下方的負電荷離大地近所以負電荷作用強，因此大地上就會感應出正電荷來，這就是靜電感應現象。感應出正電荷來之後，正電荷負電荷之間就會形成電場，這個電場如果比較弱就不會擊穿空氣，所以就不形成放電現象，沒有閃電。但是，烏雲有的時候會比較低，產生電荷比較多電場非常強，它一旦擊穿了空氣，電流形成了就會有閃電，那麼這個閃電的過程就是雲中負電荷往下跑或者說正電荷往上流這麼一個過程，這個負電荷經過一個比較奇怪的軌跡就跑到大地身上去了，這個就是所謂的閃電，閃電最容易劈誰呢？容易劈凸起的物體，因為尖端放電現象。那既然這樣的話我們該怎麼樣去躲避閃電，我們就發明了一個玩意兒叫避雷針！

大家知道避雷針是誰發明的嗎？富蘭克林，他也是正電荷和負電荷的命名者。富蘭克林就是在下雨天放風箏的那個人。

富蘭克林

避雷針是怎麼作用的，它有一個很尖銳的金屬棒直插大地，上端頂著雲霄非常高，這樣一來一旦上面有烏雲，烏雲上面有電，它就會感應，而感應的時候這個避雷針的尖端最容易形成感應電荷。於是這個地方場強最強。這樣烏雲就劈避雷針，然後這負電荷就順著避雷針跑大地裡邊去了。所以避雷針的作用其實是引雷的。有人說：「雷雨天我跑到避雷針底下躲一躲」。那是不行的避雷針是引雷的，你容易被劈的。

我們在夏天的時候如果要是打雷了，我們最好是避免在空曠的田野上站著，因為你在空曠地點上站著你就相當於一個避雷針，你身上的電荷就比較豐富，就容易產生這個尖端放電現象。有一個原則介紹給大家叫做五秒法則！

五秒法則是什麼意思？就是判斷一個閃電對我到底有沒有傷害。閃電在發生的時候它會產生閃光，同時會有這個音爆現象產生聲音，那麼光的速度非常快，它幾乎是一瞬之間就到達了你的眼睛。閃電一發出來你就看見了。但是聲音的速度就比較慢，聲音的速度大概是300多米每秒比較慢。於是你在看到閃電之後開始數秒，如果五秒鐘之後雷聲才出現，那這個閃電就比較安全，為什麼？因為聲速是340米每秒，如果是五秒的話，那麼距離就是1700米，這個是五秒，那麼你就是這個閃電相比來講就比較安全，但是如果你看到閃電了之後不到五秒鐘你就聽到雷聲了，這就說明閃電距離你非常近，這種雷就比較可怕，容易劈到你，所以你趕緊找建築物躲裡邊去。

不要在空曠田野上站著，不要舉一個高的金屬的物體，這樣你會成為避雷針的。