
雷声震耳,动地惊天。无论是地面的建筑物和大树,还是天上的航天器,都可能在它“轰隆隆”的巨响中遭到破坏,人和牲畜在它的面前更是“在劫难逃”——遭到雷击,不死也得蜕一层皮。面对这种威力巨大、出现迅速的天气现象,人们惊恐地用“雷霆万钧”、“迅雷不及掩耳”等来形容。令人畏惧的雷电是怎么形成的,人类又是怎样认识它们的呢?
雷电的奥秘
雷电是一种常见的自然现象,经常出现在天空。在一些地方,每到夏夜,几乎天天都能见到雷电。
雷电的形态 雷电是一种常见的自然现象,经常出现在天空。在一些地方,每到夏夜,几乎天天都能见到雷电。雷电大致分为三种形态。大多数雷电只见其光,不闻其声,例如夏夜常见的“打闪”。第二种雷电出现在闪光之后,隔一定时间能听到雷声,但声音不大,例如暴风雨来临前常常出现的闪电和“闷雷”。这两种雷电是在云与云之间发生的,叫做“云-云”雷电。“云-云”雷电因为发生在高空,所以又叫“高空雷”。“高空雷”离地面比较远,大部分能量耗散在传播过程中,传到地面时已是强弩之末,因此不会造成很大的危害。
第三种雷电发生在云和地面之间,因为它们发生在地面附近,在传播过程中能量耗散得不多,所以几乎所有能量都在爆炸瞬间释放,出现时电光闪闪,雷声隆隆,不仅给人惊恐和震撼,而且能造成巨大的危害,地球上的雷电灾害基本上都是由这种雷电造成的。这种雷电叫“云-地”雷电,也叫“落地雷”。
上述三种形态的雷电都是由同一个过程产生的。由于光在空气中的传播速度是每秒30万公里,声音传播速度却只有每秒340米 ,光速比声速快得多,所以我们总是先见到闪电,后听到雷声。又因为光波和声波在媒质中传播时都要损失能量,而且传播得越远损失的能量越多,声波损失能量比光波快,因此远方的闪电弱,雷声小。当雷电离我们很远时,我们只能见到微弱的闪电,听不到雷声。相反,当我们听到很响的“炸雷”时,雷电就在附近,闪电很亮,雷声与闪电的时间差也很短。
冰-电-火链接 闪电的本质是电,前身是冰。冰“生产”电,电“生产”火,火光闪烁就是闪电,所以闪电产生的过程实际上就是冰-电-火的链接过程,链接的纽带是云里翻腾不息的气流。在雷雨天气里,天空有一种形状像铁砧的云,叫做“积雨云”。它像一部复杂的机器,能把大量水汽“制成”雨滴、冰雹和冰晶,同时还能“生产”出电荷,造成大规模的闪电和隆隆的雷声。
积雨云的“本领”来源于它内部翻腾不息的气流。在气流作用下,云中寒冷的水汽和冰晶发生激烈碰撞或摩擦,结果就产生了两种不同性质的电荷:正电荷和负电荷。负电荷附着在比较小的冰晶上,被气流带到云顶;正电荷留在比较大的冰晶上,冰晶在地球引力作用下沉到云层底部,融化成许多带负电荷的水滴。在上升气流的撞击下,水滴又分裂成许多带负电荷的小水滴和带正电荷的大水滴。带正电荷的大水滴集中在云的底层,带负电荷的小水滴在上升气流的抬升下进入云顶。这样,大气中的正负电荷就分开了,不同性质的电荷积聚在云的不同部位。
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撰文 云轩
完整的故事,请阅读《大自然探索》杂志2008年第3期


