闪电是怎样产生的

闪电是怎样产生的
闪电是怎样产生的

闪电是怎样产生的
雷暴时的大气电场与晴天时有明显的差异,产生这种差异的原因,是雷雨云中有电荷的累积并形成雷雨云的极性,由此产生闪电而造成大气电场的巨大变化.但是雷雨云的电是怎么来的呢?也就是说,雷雨云中有哪些物理过程导致了它的起电?为什么雷雨云中能够累积那么多的电荷并形成有规律的分布?本节将要回答这些问题.前面我们已经讲过,雷雨云形成的宏观过程以及雷雨云中发生的微物理过程,与云的起电有密切联系.科学家们对雷雨云的起电机制及电荷有规律的分布,进行了大量的观测和实验,积累了许多资料并提出了各种各样的解释,有些论点至今也还有争论.归纳起来,云的起电机制主要有如下几种：
A.对流云初始阶段的“离子流”假说
大气中总是存在着大量的正离子和负离子,在云中的水滴上,电荷分布是不均匀的：最外边的分子带负电,里层带正电,内层与外层的电位差约高0．25伏特.为了平衡这个电位差,水滴必须“优先’吸收大气中的负离子,这样就使水滴逐渐带上了负电荷.当对流发展开始时,较轻的正离子逐渐被上升气流带到云的上部；而带负电的云滴因为比较重,就留在下部,造成了正负电荷的分离.
B.冷云的电荷积累
当对流发展到一定阶段,云体伸入0℃层以上的高度后,云中就有了过冷水滴、霰粒和冰晶等.这种由不同相态的水汽凝结物组成且温度低于0℃的云,叫冷云.冷云的电荷形成和积累过程有如下几种：
a.冰晶与霰粒的摩擦碰撞起电
霰粒是由冻结水滴组成的,呈白色或乳白色,结构比较松脆.由于经常有过冷水滴与它撞冻并释放出潜热,故它的温度一般要比冰晶来得高.在冰晶中含有一定量的自由离子(OH-或OH+),离子数随温度升高而增多.由于霰粒与冰晶接触部分存在着温差,高温端的自由离子必然要多于低温端,因而离子必然从高温端向低温端迁移.离子迁移时,较轻的带正电的氢离子速度较快,而带负电的较重的氢氧离子(OH-)则较慢.因此,在一定时间内就出现了冷端H+离子过剩的现象,造成了高温端为负,低温端为正的电极化.当冰晶与霰粒接触后又分离时,温度较高的霰粒就带上负电,而温度较低的冰晶则带正电.在重力和上升气流的作用下,较轻的带正电的冰晶集中到云的上部,较重的带负电的霞粒则停留在云的下部,因而造成了冷云的上部带正电而下部带负电.
b.过冷水滴在霰粒上撞冻起电
在云层中有许多水滴在温度低于0℃时仍不冻结,这种水滴叫过冷水滴.过冷水滴是不稳定的,只要它们被轻轻地震动一下,马上就会冻结成冰粒.当过冷水滴与霰粒碰撞时,会立即冻结,这叫撞冻.当发生撞冻时,过冷水滴的外部立即冻成冰壳,但它内部仍暂时保持着液态,并且由于外部冻结释放的潜热传到内部,其内部液态过冷水的温度比外面的冰壳来得高.温度的差异使得冻结的过冷水滴外部带正电,内部带负电.当内部也发生冻结时,云滴就膨胀分裂,外表皮破裂成许多带正电的小冰屑,随气流飞到云的上部,带负电的冻滴核心部分则附在较重的霰粒上,使霰粒带负电并停留在云的中、下部.
c.水滴因含有稀薄的盐分而起电
除了上述冷云的两种起电机制外,还有人提出了由于大气中的水滴含有稀薄的盐分而产生的起电机制.当云滴冻结时,冰的晶格中可以容纳负的氯离子(Cl-),却排斥正的钠离子(Na+).因此,水滴已冻结的部分就带负电,而未冻结的外表面则带正电(水滴冻结时,是从里向外进行的).由水滴冻结而成的霰粒在下落过程中,摔掉表面还来不及冻结的水分,形成许多带正电的小云滴,而已冻结的核心部分则带负电.由于重力和气流的分选作用,带正电的小滴被带到云的上部,而带负电的霰粒则停留在云的中、下部.
d．暖云的电荷积累
上面讲了一些冷云起电的主要机制.在热带地区,有一些云整个云体都位于0℃以上区域,因而只含有水滴而没有固态水粒子.这种云叫做暖云或“水云”.暖云也会出现雷电现象.在中纬度地区的雷暴云,云体位于0℃等温线以下的部分,就是云的暖区.在云的暖区里也有起电过程发生.
在雷雨云的发展过程中,上述各种机制在不同发展阶段可能分别起作用.但是,最主要的起电机制还是由于水滴冻结造成的.大量观测事实表明,只有当云顶呈现纤维状丝缕结构时,云才发展成雷雨云.飞机观测也发现,雷雨云中存在以冰、雪晶和霰粒为主的大量云粒子,而且大量电荷的累积即雷雨云迅猛的起电机制,必须依靠霰粒生长过程中的碰撞、撞冻和摩擦等才能发生.

其实有很多人误解，闪电并不是产生的，云层中大量的电荷处于不稳定现象，然后对空气中进行电离激活，产生高能量的电离现象，从而对大地进行一系列的放电措施，大地上的人们看到后就把这种现象称作为闪电

理论科学解释：“一块云彩携带正电荷，另一块云彩携带负电荷，两者相遇就会形成短路放电，产生的火花就是闪电。”带给人们的印象是；闪电的线条就是两块云彩的边缘，是结合部位形成了放电。这种解释不够完整，存在许多疑难问题，脱离了自然规律，请看以下分析：
1、闪电的线条不是同时出现，它是从一端走向另一端，在这种情况下，两块云彩必须是从一个点开始接触，然后依次延伸对接、排列有序，实际情况是；线条的主干部...

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理论科学解释：“一块云彩携带正电荷，另一块云彩携带负电荷，两者相遇就会形成短路放电，产生的火花就是闪电。”带给人们的印象是；闪电的线条就是两块云彩的边缘，是结合部位形成了放电。这种解释不够完整，存在许多疑难问题，脱离了自然规律，请看以下分析：
1、闪电的线条不是同时出现，它是从一端走向另一端，在这种情况下，两块云彩必须是从一个点开始接触，然后依次延伸对接、排列有序，实际情况是；线条的主干部分闪过之后，还会出现树状结构的枝杈路径，几个方向连续进行。另外，闪电的行走过程比云彩的移动速度快，比光电的传播速度慢，属于独立的动作方式。
2、正负电荷散落在两块云彩里，庞大的面积可以想象，放电时电荷迅速地向闪电的线条集中，追赶移动放电的云彩边缘、无法实现。
3、闪电从放电点开始、逐渐向外扩展，而不是向内补充能量，电流的方向有问题。
4、云彩的主要成分是水蒸气，密度比较松散，无论是电荷之间的串联还是移动位置，都要依靠云彩的运动满足条件，没有电流回路。
5、水蒸气和尘埃物质，不具备储存巨大电能的化学成分，无法解释雷声巨大的原因。
6、雷声的快慢节奏，完全符合闪电的行走过程，雷声巨大贯穿全线，瞬间放电击穿空气的说辞不能成立。
7、地面出现的雷击现象，没有两块云彩的接触过程，闪电的线条依然能够向上延伸，有时还会出现球形闪电，理论科学没有详细的解释。
8、使用电话通信，相距几十公里或者几千公里，双方对话问答没有传播速度的迟钝现象，这是因为；光电的传播速度是每秒30万公里。然而，在阴云密布、下雨的天气，从地面到天空的可视距离只有几公里，一道闪电从开始到结束的过程，有时可以达到几秒钟的时间，理论科学无法解释慢动作的原因。
有人使用模糊语言、要求作者重新学习物理电学，高谈阔论推荐作品，却没有能力解释这些疑难问题，他们的知识早就放在了书本里，可惜不能随身携带。教育面向大众，成就在于自己的学习和记忆，研究分析自然现象、需要多种学科支持。
作者认为，闪电的形状在放电之前已经形成，不是两块云彩携带正负电荷的结构，放电属于爆炸过程，连环反应决定了闪电的行进速度，雷声巨大不是常规的电量关系。如果准确地解释了自然现象，得到世界公认就只是时间的问题。
物理电学需要严谨的理论体系，希望专家学者们能够重新审视。

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