闪电是怎么形成的 天然闪电的形成原理是什么

2024-11-25 08:33:41 来源:天气频道

  导语:在炎热的夏季,雷雨天气里,经常会有闪电袭击。闪电的危害是非常大的,即便是击中建筑物,都会出现受损,更何况是击中人了。那么,闪电是怎么形成的呢?到底天然闪电的形成原理是什么?下面我们一起来看看科学家的解释。

  闪电是怎么形成的 天然闪电的形成原理是什么

闪电成因

  如果我们在两根电极之间加很高的电压,并把它们慢慢地靠近。当两根电极靠近到一定的距离时,在它们之间就会出现电火花,这就是所谓“弧光放电”现象。

  雷雨云所产生的闪电,与上面所说的弧光放电非常相似,只不过闪电是转瞬即逝,而电极之间的火花却可以长时间存在。因为在两根电极之间的高电压可以人为地维持很久,而雷雨云中的电荷经放电后很难马上补充。当聚集的电荷达到一定的数量时,在云内不同部位之间或者云与地面之间就形成了很强的电场。电场强度平均可以达到几千伏特/厘米,局部区域可以高达1万伏特/厘米。这么强的电场,足以把云内外的大气层击穿,于是在云与地面之间或者在云的不同部位之间以及不同云块之间激发出耀眼的闪光。这就是人们常说的闪电。

  肉眼看到的一次闪电,其过程是很复杂的。当雷雨云移到某处时,云的中下部是强大负电荷中心,云底相对的下垫面变成正电荷中心,在云底与地面间形成强大电场。在电荷越积越多,电场越来越强的情况下,云底首先出现大气被强烈电离的一段气柱,称梯级先导。这种电离气柱逐级向地面延伸,每级梯级先导是直径约5米、长50米、电流约100安培的暗淡光柱,它以平均约150000米/秒的高速度一级一级地伸向地面,在离地面5—50米左右时,地面便突然向上回击,回击的通道是从地面到云底,沿着上述梯级先导开辟出的电离通道。回击以5万公里/秒的更高速度从地面驰向云底,发出光亮无比的光柱,历时40微秒,通过电流超过1万安培,这即第一次闪击。相隔百分之几秒从云中一根暗淡光柱,携带巨大电流,沿第一次闪击的路径飞驰向地面,称直窜先导,当它离地面5—50米左右时,地面再向上回击,再形成光亮无比光柱,这即第二次闪击。接着又类似第二次那样产生第三、四次闪击。通常由3—4次闪击构成一次闪电过程。一次闪电过程历时约0.25秒,在此短时间内,窄狭的闪电通道上要释放巨大的电能,因而形成强烈的爆炸,产生冲击波,然后形成声波向四周传开,这就是雷声或说“打雷”。

  闪电的类型:

闪电

  最常见的闪电是线形闪电,它是一些非常明亮的白色、粉红色或淡蓝色的亮线,它很像地图上的一条分支很多的河流,又好像悬挂在天空中的一棵蜿蜒曲折、枝杈纵横的大树。线形闪电的“脾气”早已被科学工作者摸透,用连续高速的照相机可以完整地记录线形闪电的全过程,并能在实验室成功地进行模拟实验。

  除了线形闪电,另外还有球形闪电和链形闪电,这两种闪电都比较少见。

  球形闪电多半在强雷雨的恶劣天气里才会出现。在线形闪电过后,天空突然出现一个火球,火球沿着弯曲的路径在天空飘游,有时也可能停止不动,悬在空中。这种火球喜欢钻洞,有时会从烟囱、窗户、门缝等窜入屋内,然后再溜出屋去。

  比起球形闪电,链形闪电的踪迹更难寻觅。目前,人们只知道它也是出现在线形闪电与线形闪电出现在同一路径上,它像一排发光的链球挂在天空,在云层的衬托下好像一条虚线在云幕上慢慢滑行。

  闪电对人类活动影响很大,尤其是建筑物、输电线网等遭其袭击,可能造成严重损失。保护建筑物免受闪电袭击的最切实可行的办法是安装避闪器(避雷针),把闪电中的电引向地面事先选好的安全区。

  线状闪电、带状闪电、片状闪电、火箭状闪电、球状闪电、联珠状闪电都可以对人类进行伤害,因此不能出门。

  我们常见的通常是线状闪电,犹如枝杈丛生的一根树枝,蜿蜒曲折。带状闪电与线状闪电相似,只是亮的通道比较宽,看上去好像一条较亮的亮带。球状闪电一般发生在线状闪电它是一个直径为20厘米左右的火球,发出红色或桔黄色的光,偶然发出美丽的绿色,一般维持几秒钟。火球在空中随风飘移,喜欢沿物体边缘滑行,还能穿过缝隙进入室内,当它行将消失时会发生震耳的爆炸声。

  各种闪电中,最罕见的是联珠状闪电,世界上绝大多数人都未曾见过它。