
雷電是自然界中一種常見的放電現象,關于雷電的產生有多種解釋理論。科學家們對雷雨云的帶電機制及電荷有規律分布進行了大量的觀測和試驗。接下來小編就帶大家一起看看吧。
一、冰云的電荷累積
當對流發展到一定階段,云體升入0℃層以上的高度后,云中就有了過冷水滴、霰粒和冰晶等。這種由不同相態的水汽凝結物組成且溫度低于0℃的云,叫冷云。冷云的電荷形成和積累過程有如下幾種:
1.過冷水滴在霰粒上撞凍起電。在云層中有許多水滴在溫度低于0℃時也不會凍結,這種水滴叫過冷水滴。過冷水滴是不穩定的,只要它們被輕輕地震動一下,就馬上凍結成冰粒。當過冷水滴與霰粒碰撞時,會立即凍結,這叫撞凍。
2.冰晶與霰粒的摩擦碰撞起電。霰粒是由凍結水滴組成的,成白色或乳白色,結構比較松脆。由于經常有冷水滴與它撞凍并釋放潛熱,它的溫度一般比冰晶高。在冰晶中含有一定量的自由離子(OH-和H+),離子數隨溫度升高而增多。由于霰粒與冰晶接觸部分存在著溫度差,高溫端的自由離子必然要多于低溫端,因而離子必然從高溫端向低溫端遷移。離子遷移時,帶正電的氫離子速度較快,而帶負電的較重的氫氧根離子則較慢。在重力和上升氣流的作用下,較輕的帶正電的冰晶集中到云的上部,較重的帶負電的霰粒則停留在云層的下部,因而造成了冷云的上部帶正電而下部帶負電。
3.水滴因含有稀薄鹽分而起電。當云滴凍結時,冰的晶格中可以容納負的氯離子,卻排斥正的鈉離子。由于水滴凍結而成的霰粒在下落的過程中,摔掉表面還未來得及凍結的水分,形成許多帶正電的小云滴,而凍結的核心部分則帶負電。由于重力和氣流的分選作用,帶正電的小水滴被帶到云的上部,而帶負電的霰粒則停留在云的中、下部。
二、暖云的電荷積累
在熱帶地區,有一些云整個云體都位于0℃以上區域。因而只含有水滴而沒有固態水粒子。這種云叫暖云或水云。暖云也會出現雷電現象。在中緯度地區的雷暴云,云體位于0℃等溫線以下的部分,就是云的暖區。在云的暖區里也有起電過程發生。
雷電簡單的說,就是天空中的某一塊云層與另一塊云層或者與大地,由于所帶的電荷性質相反而產生瞬間劇烈放電的現象。帶有電荷的雷云與地面的突起物接近時,它們之間就發生激烈的放電。在雷電放電地點會出現強烈的閃光和爆炸的轟鳴聲。具體來說,冰晶的摩擦、雨滴的破碎、水滴的凍結、云體的碰撞等均可使粒子起電。一半云的頂部帶正電,底部帶負電,兩種極性不同的電荷會使云與地之間形成強電場,瞬間劇烈放電爆發出強大的電火花,也就是人們見到和聽到的閃電雷鳴。
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