雷电的形成
雷电是夏季降水过程中常见的一种自然现象,雷电现象其实就是放电现象,是瞬间放电现象。雷电是空气团带着的正负电荷互相中和的过程。空气团带着的电荷一般是比较均匀的,既具有很多独立的负电荷,又具有很多独立的正电荷,正负电荷总量类似,空气团整体保持电的中性。
空气团的剧烈运动,空气彼此摩擦,估计可能会促使更多的空气分子被电离。此时空气团含有的独立的正、负电荷,会比平常多许多。大部分空气团仍然整体保持电的中性。从整体概率上看,正、负电荷散布会比较均匀,根据概率的涨落现象原理,正、负电荷局部散布不均匀也是正常现象。
涨落现象原理导致局部正、负电荷散布不均衡,使局部空气出现正电或负电。局部空气出现正电或负电,其发出的电力线会影响空气中独立的正、负电荷,使其出现有规律的运动。结果是空气中的正、负电荷会更加倾向于散布不均衡。这进一步放大了概率涨落现象导致的空气中正、负电荷散布不均衡现象,使正、负电荷散布不均衡现象较为遍及。
正、负电荷散布不均衡,并不必然会导致彼此中和的剧烈放电现象,如果空气运动平缓,空气运动不剧烈,带着不同电荷的空气团会逐渐彼此缓慢混合,其中的不同带电粒子也许会彼此中和,成为不带电的空气分子,这个空气混合过程,并不会发生雷电现象。
只有运动剧烈的空气团,才可能会导致带着不同电荷的空气团迅速碰面,带着的电荷迅速中和,带电离子中和成空气分子(这个过程会放出热)。很多的正电荷与负电荷碰面,会发生较大的电压,这个较大的电压会导致中间的起着隔离作用的空气被击穿(电离),电离的空气成为电荷的通道,很多正、负电荷经过这个通道,迅速结合在一起,放出很多的热,这些热以电磁波(光)的形式放出,这就是闪电现象。这些热量能够加热通道的空气,发生通道空气爆炸现象,雷声就这样发生了。
空气团剧烈的运动是发生雷电现象的一个条件,应该不是充分条件。发生雷电现象另一个重要条件是,空气要有一定的绝对湿度。空气中含的水气(小水滴),对促进空气被电离很有帮助。如果空气中水气太少,同样的电压不足以电离带着正、负电荷的空气团之间的空气,照样发生不了雷电现象。这就是阴雨天简单发生雷电现象的原因,因为阴雨天空气绝对湿度大。
北方冬天降水过程中,很少出现雷电现象,原因是气温低,导致空气中含的水汽少,至少没有夏季降水过程中空气含的水气多。原因二,空气温度低,分子运动速度慢,空气中发生的独立电荷散布密度相对少。也可能是温度低,空气分子相同的碰撞,相对不简单碰撞出独立电荷。
估计,在相同前提条件下,空气运动越剧烈,单位体积空气发生的雷电现象就越频频。在相同前提条件下,空气含的水汽越多,单位体积空气,发生的雷电现象就越频频。在相同前提条件下,发生雷电现象的空气区域,空气密度越大,单位体积空气,发生的雷电现象就越频频,雷电的强度可能也会越大。
雷电现象绝大部分都是在高空发生,是高空的空气团彼此放电,对地上没有什么影响。极少数雷电,发生在空气团与地上物体之间,有时会发生危害。较高的地上物体是发生或诱发空气团与地上物体放电的重要原因。如果削减这类高物体,空气团与地上物体放电的概率会削减一些。避雷针虽然能够进步空气团与地上物体放电的概率,可是经过避雷针放电,对地上物体基本没有危害。
现在的问题是雷电为何简单在高空发生,原因很简单的嘛,因为低空空气简单与地上或各种地上的突起物质触摸,低空空气带着的电荷在触摸过程中就被中和掉了,因此,底空空气不简单积累较多的电荷。这也是高山地区不简单发生雷电现象的原因,各个山头与空气触摸,中和了其带着的电荷。由此,我们就能够理解所谓的消雷原理了,人们不仅能够安装避雷针而避雷,也能够恰当消雷,之前,笔者疑问怎样消雷,现在知道了,我们也应该知道了吧?就是安装许多直达高空的铁塔就能够起着有效消雷的作用了,或者放出一些带着能够触摸地上的细细的导体的高空气球,类似于防空气球,都能够有效消雷了。