雷電是自然界中一種常見的放電現(xiàn)象,關(guān)于雷電的產(chǎn)生有多種解釋理論??茖W(xué)家們對雷雨云的帶電機(jī)制及電荷有規(guī)律分布進(jìn)行了大量的觀測和試驗(yàn)。接下來小編就帶大家一起看看吧。
一、冰云的電荷累積
當(dāng)對流發(fā)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(tài)的水汽凝結(jié)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(jié),這種水滴叫過冷水滴。過冷水滴是不穩(wěn)定的,只要它們被輕輕地震動一下,就馬上凍結(jié)成冰粒。當(dāng)過冷水滴與霰粒碰撞時,會立即凍結(jié),這叫撞凍。
2.冰晶與霰粒的摩擦碰撞起電。霰粒是由凍結(jié)水滴組成的,成白色或乳白色,結(jié)構(gòu)比較松脆。由于經(jīng)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(shù)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(fù)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(fù)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(fù)電。
3.水滴因含有稀薄鹽分而起電。當(dāng)云滴凍結(jié)時,冰的晶格中可以容納負(fù)的氯離子,卻排斥正的鈉離子。由于水滴凍結(jié)而成的霰粒在下落的過程中,摔掉表面還未來得及凍結(jié)的水分,形成許多帶正電的小云滴,而凍結(jié)的核心部分則帶負(fù)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(fù)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(qū),有一些云整個云體都位于0℃以上區(qū)域。因而只含有水滴而沒有固態(tài)水粒子。這種云叫暖云或水云。暖云也會出現(xiàn)雷電現(xiàn)象。在中緯度地區(qū)的雷暴云,云體位于0℃等溫線以下的部分,就是云的暖區(qū)。在云的暖區(qū)里也有起電過程發(fā)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(zhì)相反而產(chǎn)生瞬間劇烈放電的現(xiàn)象。帶有電荷的雷云與地面的突起物接近時,它們之間就發(fā)生激烈的放電。在雷電放電地點(diǎn)會出現(xiàn)強(qiáng)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(jié)、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(fù)電,兩種極性不同的電荷會使云與地之間形成強(qiáng)電場,瞬間劇烈放電爆發(fā)出強(qiáng)大的電火花,也就是人們見到和聽到的閃電雷鳴。
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