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为什么会打雷闪电(形成闪电和雷的原理)

人生杂谈

云层

闪电和雷的形成,离不开云层,而且云层越厚,形成闪电和雷的概率就越大。

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我们知道,云层是由许多微小的冰晶以及水滴组成,这些物质之中含有大量的带电粒子,这些带电粒子可以在云层之中自由移动,此时的带电粒子分布比较均匀,所以形成的云层不带电。

云层之中的冰晶以及微小的水滴会受到地球的引力下落,但由于冰晶以及水滴的质量非常小,而空气阻力较大,因此冰晶以及水滴的下落速度非常慢。

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再加上在下落的过程中由于与空气发生摩擦,会导致冰晶或者水滴发生蒸发,重新形成水分子飘向上方。

也就是说,云层并不是一成不变的,而是始终保持着动态平衡。

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云层之中有大量的冰晶和小水滴,它们在下落的过程中会不可避免地发生摩擦,我们知道摩擦会导致自由电子发生聚集,在这个过程中,带负电的电子会分布在云层下方,所以云层之下的物质呈负电,而云层之上的物质呈正电,造成云层正负电荷分离,此时的云层就形成了带电体。

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云层与大地

如果说云层是带电体的话,那么大地就是导体,导体之中也有大量自由电子,但由于分布均匀所以导体不带电。

当带电体靠近导体时,导体中的自由电子就会受外部的影响,导致同种电荷相互排斥,异性电荷相互吸引,导致导体中的正负电荷分离,形成带电体。其中电子集中的一段就会形成负电,另一端因为缺少电子而形成正电(电子带负电荷),这就是静电感应现象

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由于云层下方携带负电荷,因此大地表面就会携带大量正电荷。但是大地并不是平整的,会有高大的建筑物以及树木等凸起的物体,这些高大的建筑物与大地相连,也是大地中的一部分。

正电荷在集中的过程中,会比较密集地聚集在尖端物体上,比如:树顶携带了大量的正电荷。此时就容易发生尖端放电现象。多说一句,这也是为什么说雷雨天气不要躲在大树底下或者撑伞的原因,因为此时大地中的正电荷会集中到你身边的大树身上。

当尖端放电的能量过于巨大时,就会击穿空气发生放电反应,如果放电的能量足够大,就有可能产生音爆,这就是雷的形成。

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云层除了会与大地发生放电反应之外,也会与其他云层发生放电反应,原理和大地一样,都是因为同种电荷相互排斥,异性电荷相互吸引,导致其他云层由导体变成带电体,并击穿空气释放能量。而云层与云层之间的放电叫做云间放电。

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还有一种情况是云内放电,如果一朵云体积足够大,那么上层的正电物质就会跑到云层下方,与云层下方的负电荷发生交流,形成云内放电。

当云层在释放电的过程中就会击穿空气,由于击穿空气时与空气发生了摩擦,所以会出现轰隆隆的响声,在我们看来就是闪电与雷鸣。

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雷电的危害

雷电虽然是自然现象,但每年都会给各地带来危害,其中最主要的危害在于引发森林大火。之所以会引发大火,其实是因为雷电的能量非常大,在尖端放电的一瞬间温度会达到摄氏1万7000度到2万8千度之间,相当于太阳表面温度的3-5倍。

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如果雷电击中的地方恰好有许多易燃物,将会引发大火,森林野火就是这样来的,多说一句,目前森林大火超过99%都是来自于人类。

雷电虽然危害较大,但如果雷电距离你较远,那么相对而言你是安全的。那怎么判断雷电与你的距离呢?其实非常简单,当你看到闪电的时候在心里默数5秒,如果5秒内没有雷声,那么你就是安全的。这个原理很简单,就是通过光速与声速来判断雷电与你的距离。

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总结

雷电的形成过程是云层的正负电荷分离,导致云层形成带电体,当带电体靠近导体时,也会吸引导体的正负电荷分离。

由于同种电荷相互排斥,异性电荷相互靠近,所以两个物体之间的正负电荷之间会相互吸引,并最终击穿空气形成闪电。

闪电携带的能量很高,在野外环境下,最好不要站在空旷的原野或者躲在大树底下,以免充当“避雷针”。

来源:为什么会打雷闪电(形成闪电和雷的原理)

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