1.關于雷電的知識
1、雷電對生活的影響:(1)雷電在人類演化中的作用:雷電促成有機物質的合成可能在地球生命起源中占有一定的地位,以及雷電引起的森林火災可能啟發(fā)了遠古人類對火發(fā)現(xiàn)和利用;(2)雷電威脅影響人類的活動:常使航空、通信、計算機系統(tǒng)、電力、建筑等許多部門遭受破壞,一直引起人們對于雷電活動及其防護問題的關注。
(3)雷電對人體的傷害:有電流的直接作用和超壓或動力作用,以及高溫作用。當人遭受雷電擊的一瞬間,電流迅速通過人體,重者可導致心跳、呼吸停止,腦組織缺氧而死亡。
另外,雷擊時產生的是火花,也會造成不同程度的皮膚燒灼傷。雷電擊傷,亦可使人體出現(xiàn)樹枝狀雷擊紋,表皮剝脫,皮內出血,也能造成耳鼓膜或內臟破裂等。
2、哪些地方容易遭雷擊 (1)缺少避雷設備或避雷設備不合格的高大建筑物、儲罐等;(2)沒有良好接地的金屬屋頂;(3)潮濕或空曠地區(qū)的建筑物、樹本等;(4)由于煙氣的導電性,煙囪特別易遭雷擊;(5)建筑物上有無線電而又沒有避雷器和沒有良好接地的地方。3.如何預防觸電事故 (1)建筑物上裝設避雷裝置。
即利用避雷裝置將雷電流引入大地而消失。(2)在雷雨時,人不要靠近高壓變電室、高壓電線和孤立的高樓、煙囪、電桿、大樹、旗桿等,更不要站在空曠的高地上或在大樹下躲雨。
(3)不能用有金屬立柱的雨傘。在郊區(qū)或露天操作時,不要使用金屬工具,如鐵撬棒等。
不要穿潮濕的衣服靠近或站在露天金屬商品的貨垛上。雷雨天氣時在高山頂上不要開手機,更不要打手機。
雷雨天不要觸摸和接近避雷裝置的接地導線。雷雨天,在戶內應離開照明線、電話線、電視線等線路,以防雷電侵人被其傷害。
在打雷下雨時,嚴禁在山頂或者高丘地帶停留,更要切忌繼續(xù)蹬往高處觀賞雨景,不能在大樹下、電線桿附近躲避,也不要行走或站立在空曠的田野里,應盡快躲在低洼處,或盡可能找房層或干燥的洞穴躲避。雷雨天氣時,不要用金屬柄雨傘,摘下金屬架眼鏡、手表、褲帶,若是騎車旅游要盡快離開自行車,亦應遠離其它金屬制物體,以免產生導電而被雷電擊中。
在雷雨天氣,不要去江、河、湖邊游泳、劃船、垂釣等。在電閃雷鳴、風雨交加之時,若旅游者在旅店休息,應立即關掉室內的電視機、收錄機、音響、空調機等電器,以避免產生導電。
打雷時,在房間的正中央較為安全,切忌停留在電燈正下面,忌依靠在柱子、墻壁邊、門窗邊,以避免在打雷時產生感應電而致意外。雷雨天氣發(fā)生時,即使在安裝了的情況下,也應該迅速拔掉室內電視、電冰箱以及天線電源的插頭,防止空間電磁波干擾造成不必要的損失。
此外,從電閃雷鳴的形成和發(fā)生過程來看,空曠場地上、建筑物頂上、高大樹木下、靠近河湖池沼以及潮濕地區(qū)是雷擊事故多發(fā)區(qū)。4.被雷擊候如何自救 當發(fā)生雷擊時,應立即將病人送往醫(yī)院。
如果當時呼吸、心跳已經(jīng)停止,應立即就地做口對口人工呼吸和胸外心臟按摩,積極進行現(xiàn)場搶救。千萬不可因急著運送去醫(yī)院而不作搶救,否則會貽誤病機而致病 死亡。
有時候,還應在送往醫(yī)院的途中繼續(xù)進行人工呼吸和胸外心臟按摩。此外,要注意給病人保溫。
若有狂躁不安、痙攣抽搐等精神神志癥狀時,還要為其作頭部冷敷。對電灼傷的局部,在急救條件下,只需保持干燥或包扎即可。
5.雷電的產生和類型 產生:產生雷電的條件是雷雨云中有積累并形成極性。科學家們對雷雨云的帶電機制及電荷有規(guī)律分布,進行了大量的觀測和試驗,積累了許多資料,并提出各種各樣的解釋,有些論點至今還有爭論。
(1) 對流云初始階段的“離子流”假說。 大氣中存在這大量的正離子和負離子,在云中的雨滴上,電荷分布是不均勻的,最外邊的分子帶負電,里層的帶正電,內層比外層的電勢差約高0.25V。
為了平衡這個電勢差,水滴就必須優(yōu)先吸收大氣中的負離子,這就使水滴逐漸帶上了負電荷。當對流發(fā)展開始時,較輕的正離子逐漸的被上升的氣流帶到云的上部;而帶負電的云滴因為比較重,就留在了下部,造成了正負電荷的分離。
(2) 冷云的電荷積累 當對流發(fā)展到一定階段,云體伸入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 在云層重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(wěn)定的,只要它們被輕輕地震動一下,就馬上凍結稱冰粒。
當過冷水滴與霰粒碰撞時,會立即凍結,這叫撞凍。當發(fā)生撞凍時,過冷水滴外部立即凍成冰殼,但它的內部仍暫時保持著液態(tài),并且由于外部凍結放的潛熱傳到內部,其內部液態(tài)過冷水的溫度比外面的冰殼高。
溫度的差異使得凍結的過冷水滴外部帶上正電,內部帶上負電。當內部也發(fā)生凍結時,云滴就膨脹分裂,外表皮破裂成許多帶正電的冰屑,隨氣流飛到云層上部,帶負電的凍滴核心部分則附在較重的霰粒上,使霰粒帶負電并留在云層的中下部。
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(jīng)常有冷水滴與它撞凍并釋。
2.關于雷電的知識
雷電是一種常見的大氣放電現(xiàn)象。在夏天的午后或傍晚,地面的熱空 氣攜帶大量的水汽不斷地上升到高空,形成大范圍的積雨云,積雨云的不同部位聚集著大量的正電荷或負電荷,形成雷雨云,而地面因受到近地面雷雨云的電荷感應,也會帶上與云底相反符號的電荷。當云層里的電荷越積越多,達到一定強度時,就會把空氣擊穿,打開一條狹窄的通道強行放電。當云層放電時,由于云中的電流很強,通道上的空氣瞬間被燒得灼熱,溫度高達6000--20000℃,所以發(fā)出耀眼的強光,這就是閃電,而閃道上的高溫會使空氣急劇膨脹,同時也會使水滴汽化膨脹,從而產生沖擊波,這種強烈的沖擊波活動形成了雷聲。
一次雷擊或者一次云閃所釋放出的能量大約在300千瓦以上,如果把這些能 量全部利用起來,可供一個普通家庭使用2個月以上。由于雷電釋放的能量相當大,它所產生的強大電流、灼熱的高溫、猛烈的沖擊波、劇變的靜電場 和強烈的電磁輻射等物理效應給人們帶來了多種危害。
3.關于雷電的知識有哪些
實際上,雷電就是巨大的電火花。
當閃電從地面急沖到云層或從云層急沖到地面時,是顯而易見的,盡管它也可以在云層中或云層之間傳遞。構成風暴云層的氣流,可在云層內分離出強電能。
正電流聚集在云層的下部,負電流聚集在云層的上部或地面上,就象電磁一樣,正、負電相互吸引。 經(jīng)不斷傳遞,正、負電流相碰,形成巨大電火花,于是形成閃電。
由于光速比聲速大約快100萬倍,所以,在閃電與伴隨的雷聲之間,會有一定的時間差。你與風暴的距離,可通過數(shù)閃電與雷聲出現(xiàn)的時間差的秒數(shù),再除以5米計算,其得數(shù)就是你與風暴距離的英里數(shù),即:你與風暴的距離(英里)=閃電與雷聲出現(xiàn)的時間差(秒)/5(米)。
雷聲是閃電成百萬伏的電流碰擊所造成的空氣熱膨脹爆炸而形成的。雷聲本身無傷害作用。
在雷雨中遭雷擊的可能性很小,不過,雷電交加現(xiàn)象不能完全準確預測,所以應小心防范,減少危險。閃電總是蜿蜓曲折沿著電阻最小的路徑行進。
它在空中的路徑完全取決于空中的電場和電荷分布,而通常只在離地面十幾米至百米高度時,才受到地面狀況的影響。 一般說來,地面導電性能好,有突出的高大物體等,都易遭受雷擊。
例如導電性能好的金屬礦物地質條件就比一般地質條件更易遭雷擊,濕土的雷擊機會就比干土、沙地和巖石地面要多,水面比旱地易遭雷擊,高樓、煙囪這些突出建筑物就比平地易遭雷擊,山地就比谷地易遭雷擊。 毫無疑問,直接被雷電擊中會受傷害,但有時,即使未被雷電直接擊中,由于離雷擊點很近而造成事故。
這是因為強大的雷電電流向地里泄放時,由于地電阻的存在,使近雷擊點處的電壓值要比遠離雷擊點處的電壓值大得多。因此,人若兩腳分開站立,一腳離雷擊點近,另一腳離雷擊點遠,就產生一定的電位差,這就是常說的“跨步電壓”。
一部分雷電電流由于“跨步電壓”而流過人體,同樣會造成傷害。地表面的導電性能越差,“跨步電壓”越大。
4.如何教育幼兒注意雷雨天安全
3-6歲是幼兒身心健康發(fā)展的關鍵時期,同時也是養(yǎng)成良好行為習慣的奠基時期。
不少幼兒由于缺少雷雨天避雨的安全常識,遇到雷雨天時喜歡跑到附近的大樹下面避雨,從而帶來了安全問題。那么,呢? 一、講清道理 幼兒家長應告訴幼兒:知道雷雨天避雨的常識,比如刮風、閃電、雷雨天盡量不要外出,關閉門窗,防止閃電穿堂入室,不靠近門窗、爐子、暖氣爐等金屬部位,不赤腳站在泥地或水泥地上,腳下最好墊不導電物品坐在木椅上,不在孤立的大樹、高塔、高樓、電線桿下避雨,以防止雷電傷害。
二、情景判斷 家長可以舉例幼兒雷雨天避雨的情景,分別描述正面(安全)與反面(危險)的事例,鼓勵孩子判斷哪些小朋友做得對,哪些小朋友做得錯,并講明判斷對錯的理由。通過判斷對錯,讓孩子明辨是非,知其然也知其所以然,理解深刻、記憶長久才能指導今后的行為,知錯不犯錯。
三、誦讀兒歌 為了教育孩子注意雷雨天安全,家長可以引導孩子誦讀兒歌,讓孩子記憶深刻。兒歌語言簡潔,意思明了,便于理解,易于記憶。
比如:刮風下雨不出去,門與窗戶要緊閉。不靠近金屬器具,穿膠布鞋坐木椅。
不赤腳站水泥地,戶外樹下不避雨。 為了教育孩子注意雷雨天安全,家長就要采取適宜的教育對策,給孩子講解可能的危險,并告知孩子安全注意事項,讓孩子樹立必要的安全意識,時刻注意維護安全。
5.雷電的知識
雷擊簡介實際上,雷電就是巨大的電火花。
當閃電從地面急沖到云層或從云層急沖到地面時,是顯而易見的,盡管它也可以在云層中或云層之間傳遞。構成風暴云層的氣流,可在云層內分離出強電能。
正電流聚集在云層的下部,負電流聚集在云層的上部或地面上,就象電磁一樣,正、負電相互吸引。經(jīng)不斷傳遞,正、負電流相碰,形成巨大電火花,于是形成閃電。
由于光速比聲速大約快100萬倍,所以,在閃電與伴隨的雷聲之間,會有一定的時間差。你與風暴的距離,可通過數(shù)閃電與雷聲出現(xiàn)的時間差的秒數(shù),再除以5米計算,其得數(shù)就是你與風暴距離的英里數(shù),即:你與風暴的距離(英里)=閃電與雷聲出現(xiàn)的時間差(秒)/5(米)。
雷聲是閃電成百萬伏的電流碰擊所造成的空氣熱膨脹爆炸而形成的。雷聲本身無傷害作用。
在雷雨中遭雷擊的可能性很小,不過,雷電交加現(xiàn)象不能完全準確預測,所以應小心防范,減少危險。閃電總是蜿蜓曲折沿著電阻最小的路徑行進。
它在空中的路徑完全取決于空中的電場和電荷分布,而通常只在離地面十幾米至百米高度時,才受到地面狀況的影響。一般說來,地面導電性能好,有突出的高大物體等,都易遭受雷擊。
例如導電性能好的金屬礦物地質條件就比一般地質條件更易遭雷擊,濕土的雷擊機會就比干土、沙地和巖石地面要多,水面比旱地易遭雷擊,高樓、煙囪這些突出建筑物就比平地易遭雷擊,山地就比谷地易遭雷擊。雷電傷人的四種方式雷電對人的傷害方式,歸納起來有四種形式,即:直接雷擊、接觸電壓、旁側閃擊和跨步電壓。
直接雷擊:在雷電現(xiàn)象發(fā)生時,閃電直接襲擊到人體,因為人是一個很好的導體,高達幾萬到十幾萬安培的雷電電流,由人的頭頂部一直通過人體到兩腳,流入到大地。人因此而遭到雷擊,受到雷電的擊傷,嚴重的甚至死亡。
接觸電壓:當雷電電流通過高大的物體,如高的建筑物、樹木、金屬構筑物等泄放下來時,強大的雷電電流,會在高大導體上產生高達幾萬到幾十萬伏的電壓。人不小心觸摸到這些物體時,受到這種觸摸電壓的襲擊,發(fā)生觸電事故。
旁側閃擊:當雷電擊中一個物體時,強大的雷電電流,通過物體泄放到大地。一般情況下,電流是最容易通過電阻小的通道穿流的。
人體的電阻很小,如果人就在這雷擊中的物體附近,雷電電流就會在人頭頂高度附近,將空氣擊穿,再經(jīng)過人體泄放下來。使人遭受襲擊。
跨步電壓:當雷電從云中泄放到大地時,就會產生一個電位場。電位的分布是越靠近地面雷擊點的地方電位越高;遠離雷擊點的電位就低。
如果在雷擊時,人的兩腳站的地點電位不同,這種電位差在人的兩腳間就產生電壓,也就有電流通過人的下肢。兩腿之間的距離越大,跨步電壓也就越大。
針對上述四種雷電襲擊人的方式,在各種不同的情況下,我們就應采取相應的措施進行預防。什么樣的人容易遭雷擊人遭閃電擊中的幾率最多也就是1∶60萬。
閃電本身次數(shù)并不增多,一天是800萬次。美國有人數(shù)過,根據(jù)保險公司統(tǒng)計,每年有600人左右遭雷擊,現(xiàn)在已增至1500人。
有一些科學家將這歸咎于男性的性激素——睪丸激素。因為遭雷擊的86%都是男人。
他們強調一點:在一組人中,那些睪丸激素多的人遭雷擊的幾率大。遭受雷擊的人為什么居然還能活命?應該說,幾千萬伏特的電荷和幾十萬安培的電流瞬間就能讓人斃命,可有些人卻活了下來。
有人認為閃電和裸露的電線不是一回事。有時閃電甚至都不會在身體上留下任何痕跡,但是穿透了內臟。
或者恰恰相反,只從外面一過,燎著了衣服,燒著了皮鞋。強大的電流有時是在幾百萬分之一秒的瞬間“擊透”全身,所以未能總是燒成灰燼。
關鍵是要看體內器官和組織平均值為700歐姆的抵抗力,這個抵抗力越大,后果便越嚴重。人遭雷擊時首先是作為體內電路的神經(jīng)纖維“起火”,不過最多是其保護膜受損,這種保護膜就其實質很像電線中的絕緣體。
人遭雷擊恢復常態(tài)后,甚至都沒能感覺到有什么變化。有時得幾個月后才有所感覺,到那時神經(jīng)纖維開始“變短”,在一些不該有的地方有了接觸。
安全守則總的原則:一是人體的位置盡量降低,以減少直接雷擊的危險;二是人體與地面的接觸部分如雙腳要盡量靠近,與地面接觸越小愈好,以減少“跨步電壓”。1.在雷電交加時,感到皮膚刺痛或頭發(fā)豎起,是雷電將至的先兆,應立即躲避。
躲避不及,要立即貼近地面。受到雷擊的人可能被燒傷或嚴重休克,但身上并不帶電,可以安全地加以處理。
2.如果身處樹木、樓房等高大物體,就應該馬上離開。如果來不及離開高大的物體,應該找些干燥的絕緣物放在地下,坐在上面,采用下蹲的避雷姿勢,注意雙腳并攏。
雙手合攏切勿放在地面上。千萬不可躺下,這時雖然高度降低了,卻增大了“跨步電壓”的危險。
水能導電,所以潮濕的物體并不絕緣。3.不要在山洞口、大石下或懸?guī)r下躲避雷雨,因為這些地方會成為火花隙,電流從中通過時產生電弧可以傷人。
但深邃的山洞很安全,應盡量往里面走。盡量躲到山洞深處,你的兩腳也要并攏,身體也不可接觸洞壁,同時也要把身上的帶金屬的物件,如手表、戒指、耳環(huán)、項鏈等物品摘下來,。
6.雷電小常識
雷電 1、自然現(xiàn)象 【雷電是什么?】 雷電是伴有閃電和雷鳴的一種雄偉壯觀而又有點令人生畏的放電現(xiàn)象。
雷電一般產生于對流發(fā)展旺盛的積雨云中,因此常伴有強烈的陣風和暴雨,有時還伴有冰雹和龍卷。積雨云頂部一般較高,可達20公里,云的上部常有冰晶。
冰晶的凇附,水滴的破碎以及空氣對流等過程,使云中產生電荷。云中電荷的分布較復雜,但總體而言,云的上部以正電荷為主,下部以負電荷為主。
因此,云的上、下部之間形成一個電位差。當電位差達到一定程度后,就會產生放電,這就是我們常見的閃電現(xiàn)象。
閃電的的平均電流是3萬安培,最大電流可達30萬安培。閃電的電壓很高,約為1億至10億伏特。
一個中等強度雷暴的功率可達一千萬瓦,相當于一座小型核電站的輸出功率。放電過程中,由于閃道中溫度驟增,使空氣體積急劇膨脹,從而產生沖擊波,導致強烈的雷鳴。
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。在雷電放電地點會出現(xiàn)強烈的閃光和爆炸的轟鳴聲。
這就是人們見到和聽到的閃電雷鳴。 【閃電是什么?】 暴風云通常產生電荷,底層為陰電,頂層為陽電,而且還在地面產生陽電荷,如影隨形地跟著云移動。
陽電荷和陰電荷彼此相吸,但空氣卻不是良好的傳導體。陽電奔向樹木、山丘、高大建筑物的頂端甚至人體之上,企圖和帶有陰電的云層相遇;陰電荷枝狀的觸角則向下伸展,越向下伸越接近地面。
最后陰陽電荷終于克服空氣的阻障而連接上。巨大的電流沿著一條傳導氣道從地面直向云涌去,產生出一道明亮奪目的閃光。
一道閃電的長度可能只有數(shù)百千米,但最長可達數(shù)千米。 閃電的溫度,從攝氏一萬七千度至二萬八千度不等,也就是等于太陽表面溫度的3~5倍。
閃電的極度高熱使沿途空氣劇烈膨脹??諝庖苿友杆伲虼诵纬刹ɡ瞬l(fā)出聲音。
閃電距離近,聽到的就是尖銳的爆裂聲;如果距離遠,聽到的則是隆隆聲。你在看見閃電之后可以開動秒表,聽到雷聲后即把它按停,然后以3來除所得的秒數(shù),即可大致知道閃電離你有幾千米。
【閃電的類型】 曲折開叉的普通閃電稱為枝狀閃電。枝狀閃電的通道如被風吹向兩邊,以致看來有幾條平行的閃電時,則稱為帶狀閃電。
閃電的兩枝如果看來同時到達地面,則稱為叉狀閃電。 閃電在云中陰陽電荷之間閃爍,而使全地區(qū)的天空一片光亮時,那便稱為片狀閃電。
未達到地面的閃電,也就是同一云層之中或兩個云層之間的閃電,稱為云間閃電。有時候這種橫行的閃電會行走一段距離,在風暴的許多公里外降落地面,這就叫做“晴天霹靂”。
閃電的電力作用有時會在又高又尖的物體周圍形成一道光環(huán)似的紅光。通常在暴風雨中的海上,船只的桅桿周圍可以看見一道火紅的光,人們便借用海員守護神的名字,把這種閃電稱為“圣艾爾摩之火”。
超級閃電指的是那些威力比普通閃電大100多倍的稀有閃電。普通閃電產生的電力約為10億瓦特,而超級閃電產生的電力則至少有1000億瓦特,甚至可能達到萬億至100000億瓦特。
紐芬蘭的鐘島在1978年顯然曾受到一次超級閃電的襲擊,連13公里以外的房屋也被震得格格響,整個鄉(xiāng)村的門窗都噴出藍色火焰。 【襲擊的時間】 就在你閱讀這篇文章的時候,世界各地大約正有1800個雷電交作在進行中。
它們每秒鐘約發(fā)出600次閃電,其中有100次襲擊地球。 閃電可將空氣中的一部分氮變成氮化合物,借雨水沖下地面。
一年當中,地球上每一公頃土地都可獲得幾公斤這種從高空來的免費肥料。 烏干達首都坎帕拉和印尼的爪哇島,是最易受到閃電襲擊的地方。
據(jù)統(tǒng)計,爪哇島有一年竟有300天發(fā)生閃電。而歷史上最猛烈的閃電,則是1975年襲擊津巴布韋鄉(xiāng)村烏姆塔里附近一幢小屋的那一次,當時死了21個人。
【雷電的危害】 閃電的受害者有2/3以上是在戶外受到襲擊。他們每3個人中有兩個幸存。
在閃電擊死的人中,85%是男性,年齡大都在10歲至35歲之間。死者以在樹下避雷雨的最多。
蘇利文也許是遭閃電襲擊的冠軍。他是退休的森林管理員,曾被閃電擊中7次。
閃電曾經(jīng)燙焦他的眉毛,燒著他的頭發(fā),灼傷他的肩膀,扯走他的鞋子,甚至把他拋到汽車外面。他輕描淡寫地說:“閃電總是有辦法找到我?!?/p>
雷電對人體的傷害,有電流的直接作用和超壓或動力作用,以及高溫作用。當人遭受雷電擊的一瞬間,電流迅速通過人體,重者可導致心跳、呼吸停止,腦組織缺氧而死亡。
另外,雷擊時產生的是火花,也會造成不同程度的皮膚燒灼傷。雷電擊傷,亦可使人體出現(xiàn)樹枝狀雷擊紋,表皮剝脫,皮內出血,也能造成耳鼓膜或內臟破裂等。
【防雷擊須知】 雷電發(fā)生時產生的雷電流是主要的破壞源,其危害有直接雷擊、感應雷擊和由架空線引導的侵入雷。如各種照明、電訊等設施使用的架空線都可能把雷電引入室內,所以應嚴加防范。
一、雷擊易發(fā)生的部位 1.缺少避雷設備或避雷設備不合格的高大建筑物、儲罐等; 2.沒有良好接地的金屬屋頂; 3.潮濕或空曠地區(qū)的建筑物、樹本等; 4.由于煙氣的導電性,煙囪特別易遭雷擊; 5.建筑物上有無線電而又沒有避雷器和沒有良好接地的地方。 二、預防雷電的方法 1.建筑物上裝設避雷。
7.關于雷電的知識
負地閃放電過程定義為將云內的負電荷輸送到地面的放電過程。
一次始于云中的負地閃放電過程通常將幾十庫侖的負極性云電荷帶到地面。按照國際慣例,一次完整的閃電過程定義為一次 “閃電(flash或 lightning flash)”,其持續(xù)時間為幾百毫秒到1秒鐘不等。
一次閃電包括一次或幾次大電流脈沖過程,被稱為“閃擊(stroke)”,而其中最強的快變化部分叫“回擊(return stroke)”。閃擊之間的時間間隔一般為幾十毫秒,對地閃電在人眼中所呈現(xiàn)的閃爍,便是由幾次閃擊所造成的。
下面將以負地閃過程為例來闡述地閃的發(fā)展過程。 大電流首次回擊過程由從云到地的一系列間歇性突跳式行進的梯級先導(stepped leader)觸發(fā)。
而梯級先導又由云中的預擊穿過程(preliminary breakdown process)激發(fā)。盡管對于預擊穿過程的位置和確切的形式還有一些分歧,但一般認為預擊穿過程發(fā)生于云中的負電荷區(qū)和云下部的正電荷區(qū)之間。
預擊穿過程是云電荷向地面輸送的第一步,其持續(xù)時間從幾毫秒到幾百毫秒不等。光學觀測表明,先導的一個梯級一般持續(xù)約1μs,其長度為幾十米,梯級間的間歇時間為50μs左右。
梯級先導過程總體有向下運動的趨勢,總持續(xù)時間一般為幾十毫秒。一個發(fā)展充分的梯級先導在幾十毫秒內向下輸送大于10C以上的負極性云電荷。
平均的先導電流是300A。單個梯級有至少1kA的脈沖電流,與之相對應的電場和磁場也是脈沖形的,其脈沖寬度約為1微秒,上升時間小于0.1μs。
在梯級先導向地面?zhèn)鬏數(shù)倪^程中,可能會發(fā)生分叉現(xiàn)象。 下行負先導(downward negative leader)的頭部相對于地面的電位超過107V。
當先導頭部接近地面時,地面的自然尖端或高大建筑物等突出物體上會自行超過空氣的擊穿電場,并在這些突出物體上誘發(fā)一個或幾個上行的放電即上行先導(upward leader),由此產生所謂的連接過程(attachment process)。當一個或幾個這樣的上行先導在地面上方幾十米的地方與下行先導相接時,先導頭部的電位突然碰到很近于地電位的上行先導,這時首次回擊過程便開始了。
地電位波(即回擊)沿著已經(jīng)電離的先導通道連續(xù)向上傳播,在接近地面時,回擊上行的速度大約為光速的三分之一,并隨高度而衰減,從地面到通道頂部的時間一般是100μs?;負粼诘孛娓浇a生峰值電流,約為30kA,這就是首次回擊的大電流脈沖,它從0到峰值的上升時間約為幾微秒。
從地面測量到的電流在50μs內下降到峰值的一半,幾百安培的電流在幾毫秒到幾百毫秒內將持續(xù)沿著通道流動。回擊能量的迅速釋放將加熱原先的先導通道,成為回擊通道。
由觀測及室內實驗證明,回擊通道的電流核心為一厘米左右。通道的溫度在瞬間達到30000K,由此產生的高壓使通道迅速擴張,并產生沖擊波,最終變成雷聲。
回擊有效地將原來沉積在先導通道中的電荷以及在通道頂部的電荷輸送到了地面,產生的隨時間變化的電場變化可以從亞微秒量級到幾毫秒。 首次回擊電流停止后,放電過程如果停止,則稱為單閃擊閃電。
如果在較短的時間內通道頂部能重新聚集起足夠的電荷,則可能發(fā)生以直竄先導(dart leader)或直竄??梯級先導(stepped-dart leader)引導的繼后回擊(subsequent return stroke)。直竄先導有可能沿著原來的梯級先導向下傳播,傳播速度為3*106m/s。
通常一次對地的放電過程中可包含一次或幾次先導??回擊過程,回擊過程和之后的直竄先導之間在云內會發(fā)生電場變化緩慢的J過程或者連續(xù)電流(continuing current)過程。直竄先導向地面輸送約1C的電荷,電流為1kA。
一些先導以直竄先導開始,在向地面?zhèn)鬏數(shù)倪^程中可能會變成梯級先導,這種先導被稱為直竄??梯級先導。與第一次的梯級先導回擊相比,后來的直竄先導??回擊一般沒有分叉。
直竄先導的電場變化一般持續(xù)時間為1ms,其引導的繼后回擊電場變化與首次回擊類似,一般認為比首次回擊弱2倍左右。但近來越來越多的研究表明,至少在1/3的閃電中,有一次或一次以上的回擊過程比首次回擊強。
繼后回擊的電流從0到峰值的持續(xù)時間比首次回擊短,但最大的電場變化率類似。 回擊之間的時間間隔通常為幾十毫秒,但是如果通道中在回擊之后有連續(xù)電流流過的話,時間間隔可能會上升到1/10s。
連續(xù)電流大小一般為100A左右,是云中電荷直接向地面的轉移。由連續(xù)電流產生的電場變化通常是緩慢的,持續(xù)時間為100ms,并將幾十庫侖的電荷輸送到地面。
大約有1/4到1/2的地閃過程中包含有連續(xù)電流過程。----------------------------以上是雷電的慢動作分解,現(xiàn)在來看看站在架子上的人:他或許會因為等電位不被電擊,但高溫也容易要他命的。
8.關于雷電的專業(yè)知識
雷擊簡介
實際上,雷電就是巨大的電火花。當閃電從地面急沖到云層或從云層急沖到地面時,是顯而易見的,盡管它也可以在云層中或云層之間傳遞。構成風暴云層的氣流,可在云層內分離出強電能。
正電流聚集在云層的下部,負電流聚集在云層的上部或地面上,就象電磁一樣,正、負電相互吸引。經(jīng)不斷傳遞,正、負電流相碰,形成巨大電火花,于是形成閃電。
由于光速比聲速大約快100萬倍,所以,在閃電與伴隨的雷聲之間,會有一定的時間差。你與風暴的距離,可通過數(shù)閃電與雷聲出現(xiàn)的時間差的秒數(shù),再除以5米計算,其得數(shù)就是你與風暴距離的英里數(shù),即:你與風暴的距離(英里)=閃電與雷聲出現(xiàn)的時間差(秒)/5(米)。
雷聲是閃電成百萬伏的電流碰擊所造成的空氣熱膨脹爆炸而形成的。雷聲本身無傷害作用。在雷雨中遭雷擊的可能性很小,不過,雷電交加現(xiàn)象不能完全準確預測,所以應小心防范,減少危險。
閃電總是蜿蜓曲折沿著電阻最小的路徑行進。它在空中的路徑完全取決于空中的電場和電荷分布,而通常只在離地面十幾米至百米高度時,才受到地面狀況的影響。一般說來,地面導電性能好,有突出的高大物體等,都易遭受雷擊。例如導電性能好的金屬礦物地質條件就比一般地質條件更易遭雷擊,濕土的雷擊機會就比干土、沙地和巖石地面要多,水面比旱地易遭雷擊,高樓、煙囪這些突出建筑物就比平地易遭雷擊,山地就比谷地易遭雷擊
9.雷電的知識
地球本身就是一個電容器。通常大地穩(wěn)定地帶負電荷50萬C左右,而地球上空存在一個帶正電的電離層,這兩者之間便形成一個已充電的電容器,它們之間的電壓為300KV左右,并且場強為上正下負。
當?shù)孛婧羝目諝馐艿綗霟岬牡孛婧婵臼軣岫仙?,或者較溫暖的潮濕空氣與冷空氣相遇而被墊高都會產生向上的氣流。這些含水蒸氣的上升氣流上升時 溫度逐漸下降形成雨滴、冰雹(稱為水成物),這些水成物在地球靜電場的作用下被極化(如左圖),負電荷在上,正電荷在下,它們在重力作用下落下的速度比云滴和冰晶(這二者稱為云粒子)要大,因此極化水成物在下落過程中要與云粒子發(fā)生碰撞。碰撞的結果足其中一部分云粒子被水成物所捕獲,增大了水成物的體積,另一部分未被捕獲的被反彈回去。而反彈回去的云粒子帶走水成物前端的部分正電荷,使水成物帶上負電荷。由于水成物下降的速度快。而云粒子下降的速度慢,因此帶正、負兩種電荷的微粒逐漸分離(這叫重力分離作用),如果遇到上升氣流,云粒子不斷上升,分離的作用更加明顯。最后形成帶正電的云粒子在云的上部,而負電的水成物在云的下部,或者帶負電的水成物以雨或雹的形式下降到地面。當上面所講的帶電云層一經(jīng)形成,就形成雷云空間電場,空間電場的方向和地面與電離層之間的電場方向足一致的,都是上正下負,因而加強了大氣的電場強度,使大氣中水成物的極化更厲害、在上升氣流存在的情況下更加劇力分離作用,使雷云發(fā)展得更快。
從上面的分析,好像雷云總是上層帶正電荷,下層帶負電荷。實際上氣流并不單是只有上下移動,而比這種運動更為復雜。因此雷云電荷的分布也比上面講的要復雜得多。
根據(jù)科學工作者大量直接觀測的結果,典型的雷云中的電荷分布大體如右圖所示。左端是按理論歸納的理想模式,右面是雷云常見的電荷實際分布:
H—相對地面的高度;l—水平距離;C—庫侖