閃電形成的原因
閃電形成的原因
閃電是云與云之間、云與地之間或者云體內(nèi)各部位之間的強(qiáng)烈放電現(xiàn)象。那么閃電形成的原因是什么?學(xué)習(xí)啦小編在此整理了閃電形成的原因，供大家參閱，希望大家在閱讀過(guò)程中有所收獲!
閃電形成的原因簡(jiǎn)介
如果我們?cè)趦筛姌O之間加很高的電壓，并把它們慢慢地靠近。當(dāng)兩根電極靠近到一定的距離時(shí)，在它們之間就會(huì)出現(xiàn)電火花，這就是所謂“弧光放電”現(xiàn)象。
雷雨云所產(chǎn)生的閃電，與上面所說(shuō)的弧光放電非常相似，只不過(guò)閃電是轉(zhuǎn)瞬即逝，而電極之間的火花卻可以長(zhǎng)時(shí)間存在。因?yàn)樵趦筛姌O之間的高電壓可以人為地維持很久，而雷雨云中的電荷經(jīng)放電后很難馬上補(bǔ)充。當(dāng)聚集的電荷達(dá)到一定的數(shù)量時(shí)，在云內(nèi)不同部位之間或者云與地面之間就形成了很強(qiáng)的電場(chǎng)。電場(chǎng)強(qiáng)度平均可以達(dá)到幾千伏特/厘米，局部區(qū)域可以高達(dá)1萬(wàn)伏特/厘米。這么強(qiáng)的電場(chǎng)，足以把云內(nèi)外的大氣層擊穿，于是在云與地面之間或者在云的不同部位之間以及不同云塊之間激發(fā)出耀眼的閃光。這就是人們常說(shuō)的閃電。
肉眼看到的一次閃電，其過(guò)程是很復(fù)雜的。當(dāng)雷雨云移到某處時(shí)，云的中下部是強(qiáng)大負(fù)電荷中心，云底相對(duì)的下墊面變成正電荷中心，在云底與地面間形成強(qiáng)大電場(chǎng)。在電荷越積越多，電場(chǎng)越來(lái)越強(qiáng)的情況下，云底首先出現(xiàn)大氣被強(qiáng)烈電離的一段氣柱，稱(chēng)梯級(jí)先導(dǎo)。這種電離氣柱逐級(jí)向地面延伸，每級(jí)梯級(jí)先導(dǎo)是直徑約5米、長(zhǎng)50米、電流約100安培的暗淡光柱，它以平均約150000米/秒的高速度一級(jí)一級(jí)地伸向地面，在離地面5—50米左右時(shí)，地面便突然向上回?fù)簦負(fù)舻耐ǖ朗菑牡孛娴皆频?，沿著上述梯?jí)先導(dǎo)開(kāi)辟出的電離通道?；?fù)粢?萬(wàn)公里/秒的更高速度從地面馳向云底，發(fā)出光亮無(wú)比的光柱，歷時(shí)40微秒，通過(guò)電流超過(guò)1萬(wàn)安培，這即第一次閃擊。相隔百分之幾秒之后，從云中一根暗淡光柱，攜帶巨大電流，沿第一次閃擊的路徑飛馳向地面，稱(chēng)直竄先導(dǎo)，當(dāng)它離地面5—50米左右時(shí)，地面再向上回?fù)?，再形成光亮無(wú)比光柱，這即第二次閃擊。接著又類(lèi)似第二次那樣產(chǎn)生第三、四次閃擊。通常由3—4次閃擊構(gòu)成一次閃電過(guò)程。一次閃電過(guò)程歷時(shí)約0.25秒，在此短時(shí)間內(nèi)，窄狹的閃電通道上要釋放巨大的電能，因而形成強(qiáng)烈的爆炸，產(chǎn)生沖擊波，然后形成聲波向四周傳開(kāi)，這就是雷聲或說(shuō)“打雷”。
閃電的結(jié)構(gòu)
被人們研究得比較詳細(xì)的是線(xiàn)狀閃電，我們就以它為例來(lái)講述閃電的結(jié)構(gòu)。
閃電是大氣中脈沖式的放電現(xiàn)象。一次閃電由多次放電脈沖組成，這些脈沖之間的間歇時(shí)間都很短，只有百分之幾秒。脈沖一個(gè)接著一個(gè)，后面的脈沖就沿著第一個(gè)脈沖的通道行進(jìn)?，F(xiàn)在已經(jīng)研究清楚，每一個(gè)放電脈沖都由一個(gè)“先導(dǎo)”和一個(gè)‘回?fù)?rdquo;構(gòu)成。第一個(gè)放電脈沖在爆發(fā)之前，有一個(gè)準(zhǔn)備階段—“階梯先導(dǎo)”放電過(guò)程：在強(qiáng)電場(chǎng)的推動(dòng)下，云中的自由電荷很快地向地面移動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電子與空氣分子發(fā)生碰撞，致使空氣輕度電離并發(fā)出微光。第一次放電脈沖的先導(dǎo)是逐級(jí)向下傳播的，像一條發(fā)光的舌頭。
開(kāi)頭，這光舌只有十幾米長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)千分之幾秒甚至更短的時(shí)間，光舌便消失;然后就在這同一條通道上，又出現(xiàn)一條較長(zhǎng)的光舌(約30米長(zhǎng))，轉(zhuǎn)瞬之間它又消失;接著再出現(xiàn)更長(zhǎng)的光舌……光舌采取“蠶食”方式步步向地面逼近。經(jīng)過(guò)多次放電—消失的過(guò)程之后，光舌終于到達(dá)地面。因?yàn)檫@第一個(gè)放電脈沖的先導(dǎo)是一個(gè)階梯一個(gè)階梯地從云中向地面?zhèn)鞑サ?，所以叫?ldquo;階梯先導(dǎo)”。在光舌行進(jìn)的通道上，空氣已被強(qiáng)烈地電離，它的導(dǎo)電能力大為增加?？諝膺B續(xù)電離的過(guò)程只發(fā)生在一條很狹窄的通道中，所以電流強(qiáng)度很大。
當(dāng)?shù)谝粋€(gè)先導(dǎo)即階梯先導(dǎo)到達(dá)地面后，立即從地面經(jīng)過(guò)已經(jīng)高度電離了的空氣通道向云中流去大量的電荷。這股電流是如此之強(qiáng)，以至空氣通道被燒得白熾耀眼，出現(xiàn)一條彎彎曲曲的細(xì)長(zhǎng)光柱。這個(gè)階段叫做“回?fù)?rdquo;階段，也叫“主放電”階段。階梯先導(dǎo)加上第一次回?fù)?，就?gòu)成了第一次脈沖放電的全過(guò)程，其持續(xù)時(shí)間只有百分之一秒。
第一個(gè)脈沖放電過(guò)程結(jié)束之后，只隔一段極其短暫的時(shí)間(百分之四秒)，又發(fā)生第二次脈沖放電過(guò)程。第二個(gè)脈沖也是從先導(dǎo)開(kāi)始，到回?fù)艚Y(jié)束。但由于經(jīng)第一個(gè)脈沖放電后，“堅(jiān)冰已經(jīng)打破，航線(xiàn)已經(jīng)開(kāi)通”，所以第二個(gè)脈沖的先導(dǎo)就不再逐級(jí)向下，而是從云中直接到達(dá)地面。這種先導(dǎo)叫做“直竄先導(dǎo)”。直竄先導(dǎo)到達(dá)地面后，約經(jīng)過(guò)千分之幾秒的時(shí)間，就發(fā)生第二次回?fù)?，而結(jié)束第二個(gè)脈沖放電過(guò)程。緊接著再發(fā)生第三個(gè)、第四個(gè)……直竄先導(dǎo)和回?fù)?，完成多次脈沖放電過(guò)程。由于每一次脈沖放電都要大量地消耗雷雨云中累積的電荷，因而以后的主放電過(guò)程就愈來(lái)愈弱，直到雷雨云中的電荷儲(chǔ)備消耗殆盡，脈沖放電方能停止，從而結(jié)束一次閃電過(guò)程。
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