1.關(guān)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(jī)物質(zhì)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(zāi)可能啟發(fā)了遠(yuǎn)古人類對火發(fā)現(xiàn)和利用;(2)雷電威脅影響人類的活動(dòng):常使航空、通信、計(jì)算機(jī)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(dòng)及其防護(hù)問題的關(guān)注。
(3)雷電對人體的傷害:有電流的直接作用和超壓或動(dòng)力作用,以及高溫作用。當(dāng)人遭受雷電擊的一瞬間,電流迅速通過人體,重者可導(dǎo)致心跳、呼吸停止,腦組織缺氧而死亡。
另外,雷擊時(shí)產(chǎn)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(nèi)出血,也能造成耳鼓膜或內(nèi)臟破裂等。
2、哪些地方容易遭雷擊 (1)缺少避雷設(shè)備或避雷設(shè)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(dǎo)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(yù)防觸電事故 (1)建筑物上裝設(shè)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(shí),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(shí),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(shí)在高山頂上不要開手機(jī),更不要打手機(jī)。
雷雨天不要觸摸和接近避雷裝置的接地導(dǎo)線。雷雨天,在戶內(nèi)應(yīng)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(shí),嚴(yán)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(yīng)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(shí),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(yīng)遠(yuǎn)離其它金屬制物體,以免產(chǎn)生導(dǎo)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(fēng)雨交加之時(shí),若旅游者在旅店休息,應(yīng)立即關(guān)掉室內(nèi)的電視機(jī)、收錄機(jī)、音響、空調(diào)機(jī)等電器,以避免產(chǎn)生導(dǎo)電。
打雷時(shí),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(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電而致意外。雷雨天氣發(fā)生時(shí),即使在安裝了的情況下,也應(yīng)該迅速拔掉室內(nèi)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(dāng)發(fā)生雷擊時(shí),應(yīng)立即將病人送往醫(yī)院。
如果當(dāng)時(shí)呼吸、心跳已經(jīng)停止,應(yīng)立即就地做口對口人工呼吸和胸外心臟按摩,積極進(jìn)行現(xiàn)場搶救。千萬不可因急著運(yùn)送去醫(yī)院而不作搶救,否則會貽誤病機(jī)而致病 死亡。
有時(shí)候,還應(yīng)在送往醫(yī)院的途中繼續(xù)進(jìn)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(shí),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(chǎn)生和類型 產(chǎn)生:產(chǎn)生雷電的條件是雷雨云中有積累并形成極性。科學(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),積累了許多資料,并提出各種各樣的解釋,有些論點(diǎn)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(fù)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(fù)電,里層的帶正電,內(nèi)層比外層的電勢差約高0.25V。
為了平衡這個(gè)電勢差,水滴就必須優(yōu)先吸收大氣中的負(fù)離子,這就使水滴逐漸帶上了負(fù)電荷。當(dāng)對流發(fā)展開始時(shí),較輕的正離子逐漸的被上升的氣流帶到云的上部;而帶負(fù)電的云滴因?yàn)楸容^重,就留在了下部,造成了正負(fù)電荷的分離。
(2) 冷云的電荷積累 當(dāng)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(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 在云層重有許多水滴在溫度低于0℃時(shí)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(dòng)一下,就馬上凍結(jié)稱冰粒。
當(dāng)過冷水滴與霰粒碰撞時(shí),會立即凍結(jié),這叫撞凍。當(dāng)發(fā)生撞凍時(shí),過冷水滴外部立即凍成冰殼,但它的內(nèi)部仍暫時(shí)保持著液態(tài),并且由于外部凍結(jié)放的潛熱傳到內(nèi)部,其內(nèi)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(jié)的過冷水滴外部帶上正電,內(nèi)部帶上負(fù)電。當(dāng)內(nèi)部也發(fā)生凍結(jié)時(shí),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(fù)電的凍滴核心部分則附在較重的霰粒上,使霰粒帶負(fù)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(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。
2.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(diǎn)令人生畏的放電現(xiàn)象。
雷電一般產(chǎn)生于對流發(fā)展旺盛的積雨云中,因此常伴有強(qiáng)烈的陣風(fēng)和暴雨,有時(shí)還伴有冰雹和龍卷。積雨云頂部一般較高,可達(dá)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(chǎn)生電荷。云中電荷的分布較復(fù)雜,但總體而言,云的上部以正電荷為主,下部以負(fù)電荷為主。
因此,云的上、下部之間形成一個(gè)電位差。當(dāng)電位差達(dá)到一定程度后,就會產(chǎn)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(dá)30萬安培。閃電的電壓很高,約為1億至10億伏特。
一個(gè)中等強(qiáng)度雷暴的功率可達(dá)一千萬瓦,相當(dāng)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(chǎn)生沖擊波,導(dǎo)致強(qiáng)烈的雷鳴。
帶有電荷的雷云與地面的突起物接近時(shí),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。
這就是人們見到和聽到的閃電雷鳴。 【閃電是什么?】 暴風(fēng)云通常產(chǎn)生電荷,底層為陰電,頂層為陽電,而且還在地面產(chǎn)生陽電荷,如影隨形地跟著云移動(dòng)。
陽電荷和陰電荷彼此相吸,但空氣卻不是良好的傳導(dǎo)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(dǎo)氣道從地面直向云涌去,產(chǎn)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(dá)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?dòng)迅速,因此形成波浪并發(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(yuǎn),聽到的則是隆隆聲。你在看見閃電之后可以開動(dòng)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(fēng)吹向兩邊,以致看來有幾條平行的閃電時(shí),則稱為帶狀閃電。
閃電的兩枝如果看來同時(shí)到達(dá)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?xí)r,那便稱為片狀閃電。
未達(dá)到地面的閃電,也就是同一云層之中或兩個(gè)云層之間的閃電,稱為云間閃電。有時(shí)候這種橫行的閃電會行走一段距離,在風(fēng)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(shí)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(fēng)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(hù)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(chǎn)生的電力約為10億瓦特,而超級閃電產(chǎn)生的電力則至少有1000億瓦特,甚至可能達(dá)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(gè)鄉(xiāng)村的門窗都噴出藍(lán)色火焰。 【襲擊的時(shí)間】 就在你閱讀這篇文章的時(shí)候,世界各地大約正有1800個(gè)雷電交作在進(jìn)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(dāng)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(fèi)肥料。 烏干達(dá)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(jì),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(dāng)時(shí)死了21個(gè)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(gè)人中有兩個(gè)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(dòng)力作用,以及高溫作用。當(dāng)人遭受雷電擊的一瞬間,電流迅速通過人體,重者可導(dǎo)致心跳、呼吸停止,腦組織缺氧而死亡。
另外,雷擊時(shí)產(chǎn)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(nèi)出血,也能造成耳鼓膜或內(nèi)臟破裂等。
【防雷擊須知】 雷電發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的雷電流是主要的破壞源,其危害有直接雷擊、感應(yīng)雷擊和由架空線引導(dǎo)的侵入雷。如各種照明、電訊等設(shè)施使用的架空線都可能把雷電引入室內(nèi),所以應(yīng)嚴(yán)加防范。
一、雷擊易發(fā)生的部位 1.缺少避雷設(shè)備或避雷設(shè)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(dǎo)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(yù)防雷電的方法 1.建。
3.關(guān)于雷電的知識
負(fù)地閃放電過程定義為將云內(nèi)的負(fù)電荷輸送到地面的放電過程。
一次始于云中的負(fù)地閃放電過程通常將幾十庫侖的負(fù)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(shí)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(qiáng)的快變化部分叫“回?fù)簦╮eturn stroke)”。閃擊之間的時(shí)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(fù)地閃過程為例來闡述地閃的發(fā)展過程。 大電流首次回?fù)暨^程由從云到地的一系列間歇性突跳式行進(jìn)的梯級先導(dǎo)(stepped leader)觸發(fā)。
而梯級先導(dǎo)又由云中的預(yù)擊穿過程(preliminary breakdown process)激發(fā)。盡管對于預(yù)擊穿過程的位置和確切的形式還有一些分歧,但一般認(rèn)為預(yù)擊穿過程發(fā)生于云中的負(fù)電荷區(qū)和云下部的正電荷區(qū)之間。
預(yù)擊穿過程是云電荷向地面輸送的第一步,其持續(xù)時(shí)間從幾毫秒到幾百毫秒不等。光學(xué)觀測表明,先導(dǎo)的一個(gè)梯級一般持續(xù)約1μs,其長度為幾十米,梯級間的間歇時(shí)間為50μs左右。
梯級先導(dǎo)過程總體有向下運(yùn)動(dòng)的趨勢,總持續(xù)時(shí)間一般為幾十毫秒。一個(gè)發(fā)展充分的梯級先導(dǎo)在幾十毫秒內(nèi)向下輸送大于10C以上的負(fù)極性云電荷。
平均的先導(dǎo)電流是300A。單個(gè)梯級有至少1kA的脈沖電流,與之相對應(yīng)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(shí)間小于0.1μs。
在梯級先導(dǎo)向地面?zhèn)鬏數(shù)倪^程中,可能會發(fā)生分叉現(xiàn)象。 下行負(fù)先導(dǎo)(downward negative leader)的頭部相對于地面的電位超過107V。
當(dāng)先導(dǎo)頭部接近地面時(shí),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(gè)或幾個(gè)上行的放電即上行先導(dǎo)(upward leader),由此產(chǎn)生所謂的連接過程(attachment process)。當(dāng)一個(gè)或幾個(gè)這樣的上行先導(dǎo)在地面上方幾十米的地方與下行先導(dǎo)相接時(shí),先導(dǎo)頭部的電位突然碰到很近于地電位的上行先導(dǎo),這時(shí)首次回?fù)暨^程便開始了。
地電位波(即回?fù)簦┭刂呀?jīng)電離的先導(dǎo)通道連續(xù)向上傳播,在接近地面時(shí),回?fù)羯闲械乃俣却蠹s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(shí)間一般是100μs。回?fù)粼诘孛娓浇a(chǎn)生峰值電流,約為30kA,這就是首次回?fù)舻拇箅娏髅}沖,它從0到峰值的上升時(shí)間約為幾微秒。
從地面測量到的電流在50μs內(nèi)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(nèi)將持續(xù)沿著通道流動(dòng)?;?fù)裟芰康难杆籴尫艑⒓訜嵩鹊南葘?dǎo)通道,成為回?fù)敉ǖ馈?/p>
由觀測及室內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明,回?fù)敉ǖ赖碾娏骱诵臑橐焕迕鬃笥?。通道的溫度在瞬間達(dá)到30000K,由此產(chǎn)生的高壓使通道迅速擴(kuò)張,并產(chǎn)生沖擊波,最終變成雷聲。
回?fù)粲行У貙⒃瓉沓练e在先導(dǎo)通道中的電荷以及在通道頂部的電荷輸送到了地面,產(chǎn)生的隨時(shí)間變化的電場變化可以從亞微秒量級到幾毫秒。 首次回?fù)綦娏魍V购?,放電過程如果停止,則稱為單閃擊閃電。
如果在較短的時(shí)間內(nèi)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(dǎo)(dart leader)或直竄??梯級先導(dǎo)(stepped-dart leader)引導(dǎo)的繼后回?fù)簦╯ubsequent return stroke)。直竄先導(dǎo)有可能沿著原來的梯級先導(dǎo)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(dǎo)??回?fù)暨^程,回?fù)暨^程和之后的直竄先導(dǎo)之間在云內(nèi)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(dǎo)向地面輸送約1C的電荷,電流為1kA。
一些先導(dǎo)以直竄先導(dǎo)開始,在向地面?zhèn)鬏數(shù)倪^程中可能會變成梯級先導(dǎo),這種先導(dǎo)被稱為直竄??梯級先導(dǎo)。與第一次的梯級先導(dǎo)回?fù)粝啾?,后來的直竄先導(dǎo)??回?fù)粢话銢]有分叉。
直竄先導(dǎo)的電場變化一般持續(xù)時(shí)間為1ms,其引導(dǎo)的繼后回?fù)綦妶鲎兓c首次回?fù)纛愃?,一般認(rèn)為比首次回?fù)羧?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?fù)暨^程比首次回?fù)魪?qiáng)。
繼后回?fù)舻碾娏鲝?到峰值的持續(xù)時(shí)間比首次回?fù)舳?,但最大的電場變化率類似?回?fù)糁g的時(shí)間間隔通常為幾十毫秒,但是如果通道中在回?fù)糁笥羞B續(xù)電流流過的話,時(shí)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(zhuǎn)移。由連續(xù)電流產(chǎn)生的電場變化通常是緩慢的,持續(xù)時(shí)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(dòng)作分解,現(xiàn)在來看看站在架子上的人:他或許會因?yàn)榈入娢徊槐浑姄?,但高溫也容易要他命的?/p>
4.雷電知識
不會 因?yàn)椋涸诶纂姮F(xiàn)象發(fā)生時(shí),閃電直接襲擊到人體,因?yàn)槿耸且粋€(gè)很好的導(dǎo) 體,高達(dá)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(yán)重的甚至死亡。 當(dāng)雷電電流通過高大的物體,如高的建筑物、樹木、金屬構(gòu)筑物等泄放下來時(shí),強(qiáng)大的雷電電流,會在高大導(dǎo)體上產(chǎn)生高達(dá)幾萬到幾十萬伏的電壓。
人不小心觸摸到這些物體時(shí),受到這種觸摸電壓的襲擊,發(fā)生觸電事故。 當(dāng)雷電擊中一個(gè)物體時(shí),強(qiáng)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。所以雷擊中的地方是不定向的 ,則沒有擊中同一個(gè)地方的言論可言。
5.關(guān)于雷電的知識
負(fù)地閃放電過程定義為將云內(nèi)的負(fù)電荷輸送到地面的放電過程。
一次始于云中的負(fù)地閃放電過程通常將幾十庫侖的負(fù)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(shí)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(qiáng)的快變化部分叫“回?fù)簦╮eturn stroke)”。閃擊之間的時(shí)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(fù)地閃過程為例來闡述地閃的發(fā)展過程。 大電流首次回?fù)暨^程由從云到地的一系列間歇性突跳式行進(jìn)的梯級先導(dǎo)(stepped leader)觸發(fā)。
而梯級先導(dǎo)又由云中的預(yù)擊穿過程(preliminary breakdown process)激發(fā)。盡管對于預(yù)擊穿過程的位置和確切的形式還有一些分歧,但一般認(rèn)為預(yù)擊穿過程發(fā)生于云中的負(fù)電荷區(qū)和云下部的正電荷區(qū)之間。
預(yù)擊穿過程是云電荷向地面輸送的第一步,其持續(xù)時(shí)間從幾毫秒到幾百毫秒不等。光學(xué)觀測表明,先導(dǎo)的一個(gè)梯級一般持續(xù)約1μs,其長度為幾十米,梯級間的間歇時(shí)間為50μs左右。
梯級先導(dǎo)過程總體有向下運(yùn)動(dòng)的趨勢,總持續(xù)時(shí)間一般為幾十毫秒。一個(gè)發(fā)展充分的梯級先導(dǎo)在幾十毫秒內(nèi)向下輸送大于10C以上的負(fù)極性云電荷。
平均的先導(dǎo)電流是300A。單個(gè)梯級有至少1kA的脈沖電流,與之相對應(yīng)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(shí)間小于0.1μs。
在梯級先導(dǎo)向地面?zhèn)鬏數(shù)倪^程中,可能會發(fā)生分叉現(xiàn)象。 下行負(fù)先導(dǎo)(downward negative leader)的頭部相對于地面的電位超過107V。
當(dāng)先導(dǎo)頭部接近地面時(shí),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(gè)或幾個(gè)上行的放電即上行先導(dǎo)(upward leader),由此產(chǎn)生所謂的連接過程(attachment process)。當(dāng)一個(gè)或幾個(gè)這樣的上行先導(dǎo)在地面上方幾十米的地方與下行先導(dǎo)相接時(shí),先導(dǎo)頭部的電位突然碰到很近于地電位的上行先導(dǎo),這時(shí)首次回?fù)暨^程便開始了。
地電位波(即回?fù)簦┭刂呀?jīng)電離的先導(dǎo)通道連續(xù)向上傳播,在接近地面時(shí),回?fù)羯闲械乃俣却蠹s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(shí)間一般是100μs?;?fù)粼诘孛娓浇a(chǎn)生峰值電流,約為30kA,這就是首次回?fù)舻拇箅娏髅}沖,它從0到峰值的上升時(shí)間約為幾微秒。
從地面測量到的電流在50μs內(nèi)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(nèi)將持續(xù)沿著通道流動(dòng)?;?fù)裟芰康难杆籴尫艑⒓訜嵩鹊南葘?dǎo)通道,成為回?fù)敉ǖ馈?/p>
由觀測及室內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明,回?fù)敉ǖ赖碾娏骱诵臑橐焕迕鬃笥?。通道的溫度在瞬間達(dá)到30000K,由此產(chǎn)生的高壓使通道迅速擴(kuò)張,并產(chǎn)生沖擊波,最終變成雷聲。
回?fù)粲行У貙⒃瓉沓练e在先導(dǎo)通道中的電荷以及在通道頂部的電荷輸送到了地面,產(chǎn)生的隨時(shí)間變化的電場變化可以從亞微秒量級到幾毫秒。 首次回?fù)綦娏魍V购螅烹娺^程如果停止,則稱為單閃擊閃電。
如果在較短的時(shí)間內(nèi)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(dǎo)(dart leader)或直竄??梯級先導(dǎo)(stepped-dart leader)引導(dǎo)的繼后回?fù)簦╯ubsequent return stroke)。直竄先導(dǎo)有可能沿著原來的梯級先導(dǎo)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(dǎo)??回?fù)暨^程,回?fù)暨^程和之后的直竄先導(dǎo)之間在云內(nèi)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(dǎo)向地面輸送約1C的電荷,電流為1kA。
一些先導(dǎo)以直竄先導(dǎo)開始,在向地面?zhèn)鬏數(shù)倪^程中可能會變成梯級先導(dǎo),這種先導(dǎo)被稱為直竄??梯級先導(dǎo)。與第一次的梯級先導(dǎo)回?fù)粝啾?,后來的直竄先導(dǎo)??回?fù)粢话銢]有分叉。
直竄先導(dǎo)的電場變化一般持續(xù)時(shí)間為1ms,其引導(dǎo)的繼后回?fù)綦妶鲎兓c首次回?fù)纛愃疲话阏J(rèn)為比首次回?fù)羧?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?fù)暨^程比首次回?fù)魪?qiáng)。
繼后回?fù)舻碾娏鲝?到峰值的持續(xù)時(shí)間比首次回?fù)舳?,但最大的電場變化率類似?回?fù)糁g的時(shí)間間隔通常為幾十毫秒,但是如果通道中在回?fù)糁笥羞B續(xù)電流流過的話,時(shí)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(zhuǎn)移。由連續(xù)電流產(chǎn)生的電場變化通常是緩慢的,持續(xù)時(shí)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(dòng)作分解,現(xiàn)在來看看站在架子上的人:他或許會因?yàn)榈入娢徊槐浑姄?,但高溫也容易要他命的?/p>
6.關(guān)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(fù)電荷,形成雷雨云,而地面因受到近地面雷雨云的電荷感應(yīng),也會帶上與云底相反符號的電荷。當(dāng)云層里的電荷越積越多,達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí),就會把空氣擊穿,打開一條狹窄的通道強(qiáng)行放電。當(dāng)云層放電時(shí),由于云中的電流很強(qiáng),通道上的空氣瞬間被燒得灼熱,溫度高達(dá)6000--20000℃,所以發(fā)出耀眼的強(qiáng)光,這就是閃電,而閃道上的高溫會使空氣急劇膨脹,同時(shí)也會使水滴汽化膨脹,從而產(chǎn)生沖擊波,這種強(qiáng)烈的沖擊波活動(dòng)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(gè)普通家庭使用2個(gè)月以上。由于雷電釋放的能量相當(dāng)大,它所產(chǎn)生的強(qiáng)大電流、灼熱的高溫、猛烈的沖擊波、劇變的靜電場 和強(qiáng)烈的電磁輻射等物理效應(yīng)給人們帶來了多種危害。
7.關(guān)于閃電的知識,誰可以給一點(diǎn)解釋呢
閃電是云與云之間、云與地之間或者云體內(nèi)各部位之間的強(qiáng)烈放電現(xiàn)象(一般發(fā)生在積雨云中)。
積雨云通常產(chǎn)生電荷,底層為陰電,頂層為陽電,而且還在地面產(chǎn)生陽電荷,如影隨形地跟著云移動(dòng)。正電荷和負(fù)電荷彼此相吸,但空氣卻不是良好的傳導(dǎo)體。正電荷奔向樹木、山丘、高大建筑物的頂端甚至人體之上,企圖和帶有負(fù)電的云層相遇;負(fù)電荷枝狀的觸角則向下伸展,越向下伸越接近地面。最后正負(fù)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(dǎo)氣道從地面直向云涌去,產(chǎn)生出一道明亮奪目的閃光。一道閃電的長度可能只有數(shù)百米(最短的為100米),但最長可達(dá)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?dòng)迅速,因此形成波浪并發(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(yuǎn),聽到的則是隆隆聲。你在看見閃電之后可以開動(dòng)秒表,聽到雷聲后即把它按停,然后用所得的秒數(shù)乘以0.3(聲速約340m/s),即可大致知道閃電離你有幾千米。 編輯本段閃電的過程 如果我們在兩根電極之間加很高的電壓,并把它們慢慢地靠近。當(dāng)兩根電極靠近到一定的距離時(shí),在它們之間就會出現(xiàn)電火花,這就是所謂“弧光放電”現(xiàn)象。 雷雨云所產(chǎn)生的閃電,與上面所說的弧光放電非常相似,只不過閃電是轉(zhuǎn)瞬即逝,而電極之間的火花卻可以長時(shí)間存在。因?yàn)樵趦筛姌O之間的高電壓可以人為地維持很久,而雷雨云中的電荷經(jīng)放電后很難馬上補(bǔ)充。當(dāng)聚集的電荷達(dá)到一定的數(shù)量時(shí),在云內(nèi)不同部位之間或者云與地面之間就
冰雹云中的閃電
形成了很強(qiáng)的電場。電場強(qiáng)度平均可以達(dá)到幾千伏特/厘米,局部區(qū)域可以高達(dá)1萬伏特/厘米。這么強(qiáng)的電場,足以把云內(nèi)外的大氣層擊穿,于是在云與地面之間或者在云的不同部位之間以及不同云塊之間激發(fā)出耀眼的閃光。這就是人們常說的閃電。 肉眼看到的一次閃電,其過程是很復(fù)雜的。當(dāng)雷雨云移到某處時(shí),云的中下部是強(qiáng)大負(fù)電荷中心,云底相對的下墊面變成正電荷中心,在云底與地面間形成強(qiáng)大電場。在電荷越積越多,電場越來越強(qiáng)的情況下,云底首先出現(xiàn)大氣被強(qiáng)烈電離的一段氣柱,稱梯級先導(dǎo)。這種電離氣柱逐級向地面延伸,每級梯級先導(dǎo)是直徑約5米、長50米、電流約100安培的暗淡光柱,它以平均約150000米/秒的高速度一級一級地伸向地面,在離地面5—50米左右時(shí),地面便突然向上回?fù)?,回?fù)舻耐ǖ朗菑牡孛娴皆频祝刂鲜鎏菁壪葘?dǎo)開辟出的電離通道。回?fù)粢?萬公里/秒的更高速度從地面馳向云底,發(fā)出光亮無比的光柱,歷時(shí)40微秒,通過電流超過1萬安培,這即第一次閃擊。相隔幾秒之后,從云中一根暗淡光柱,攜帶巨大電流,沿第一次閃擊的路徑飛馳向地面,稱直竄先導(dǎo),當(dāng)它離地面5—50米左右時(shí),地面再向上回?fù)?,再形成光亮無比光柱,這即第二次閃擊。接著又類似第二次那樣產(chǎn)生第三、四次閃擊。通常由3—4次閃擊構(gòu)成一次閃電過程。一次閃電過程歷時(shí)約0.25秒,在此短時(shí)間內(nèi),窄狹的閃電通道上要釋放巨大的電能,因而形成強(qiáng)烈的爆炸,產(chǎn)生沖擊波,然后形成聲波向四周傳開,這就是雷聲或說“打雷”。
8.雷電的知識
地球本身就是一個(gè)電容器。通常大地穩(wěn)定地帶負(fù)電荷50萬C左右,而地球上空存在一個(gè)帶正電的電離層,這兩者之間便形成一個(gè)已充電的電容器,它們之間的電壓為300KV左右,并且場強(qiáng)為上正下負(fù)。
當(dāng)?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(chǎn)生向上的氣流。這些含水蒸氣的上升氣流上升時(shí) 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(fù)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(jié)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(fù)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(fù)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(fù)電的水成物在云的下部,或者帶負(fù)電的水成物以雨或雹的形式下降到地面。當(dāng)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(fù),因而加強(qiáng)了大氣的電場強(qiáng)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(fù)電荷。實(shí)際上氣流并不單是只有上下移動(dòng),而比這種運(yùn)動(dòng)更為復(fù)雜。因此雷云電荷的分布也比上面講的要復(fù)雜得多。
根據(jù)科學(xué)工作者大量直接觀測的結(jié)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(shí)際分布:
H—相對地面的高度;l—水平距離;C—庫侖
9.雷電的知識
雷擊簡介實(shí)際上,雷電就是巨大的電火花。
當(dāng)閃電從地面急沖到云層或從云層急沖到地面時(shí),是顯而易見的,盡管它也可以在云層中或云層之間傳遞。構(gòu)成風(fēng)暴云層的氣流,可在云層內(nèi)分離出強(qiáng)電能。
正電流聚集在云層的下部,負(fù)電流聚集在云層的上部或地面上,就象電磁一樣,正、負(fù)電相互吸引。經(jīng)不斷傳遞,正、負(fù)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(shí)間差。你與風(fēng)暴的距離,可通過數(shù)閃電與雷聲出現(xiàn)的時(shí)間差的秒數(shù),再除以5米計(jì)算,其得數(shù)就是你與風(fēng)暴距離的英里數(shù),即:你與風(fēng)暴的距離(英里)=閃電與雷聲出現(xiàn)的時(shí)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(zhǔn)確預(yù)測,所以應(yīng)小心防范,減少危險(xiǎn)。閃電總是蜿蜓曲折沿著電阻最小的路徑行進(jìn)。
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(shí),才受到地面狀況的影響。一般說來,地面導(dǎo)電性能好,有突出的高大物體等,都易遭受雷擊。
例如導(dǎo)電性能好的金屬礦物地質(zhì)條件就比一般地質(zhì)條件更易遭雷擊,濕土的雷擊機(jī)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(cè)閃擊和跨步電壓。
直接雷擊:在雷電現(xiàn)象發(fā)生時(shí),閃電直接襲擊到人體,因?yàn)槿耸且粋€(gè)很好的導(dǎo)體,高達(dá)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(yán)重的甚至死亡。
接觸電壓:當(dāng)雷電電流通過高大的物體,如高的建筑物、樹木、金屬構(gòu)筑物等泄放下來時(shí),強(qiáng)大的雷電電流,會在高大導(dǎo)體上產(chǎn)生高達(dá)幾萬到幾十萬伏的電壓。人不小心觸摸到這些物體時(shí),受到這種觸摸電壓的襲擊,發(fā)生觸電事故。
旁側(cè)閃擊:當(dāng)雷電擊中一個(gè)物體時(shí),強(qiáng)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(dāng)雷電從云中泄放到大地時(shí),就會產(chǎn)生一個(gè)電位場。電位的分布是越靠近地面雷擊點(diǎn)的地方電位越高;遠(yuǎn)離雷擊點(diǎn)的電位就低。
如果在雷擊時(shí),人的兩腳站的地點(diǎn)電位不同,這種電位差在人的兩腳間就產(chǎn)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(yīng)采取相應(yīng)的措施進(jìn)行預(yù)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(xiǎn)公司統(tǒng)計(jì),每年有600人左右遭雷擊,現(xiàn)在已增至1500人。
有一些科學(xué)家將這歸咎于男性的性激素——睪丸激素。因?yàn)樵饫讚舻?6%都是男人。
他們強(qiáng)調(diào)一點(diǎn):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(yīng)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(rèn)為閃電和裸露的電線不是一回事。有時(shí)閃電甚至都不會在身體上留下任何痕跡,但是穿透了內(nèi)臟。
或者恰恰相反,只從外面一過,燎著了衣服,燒著了皮鞋。強(qiáng)大的電流有時(shí)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(guān)鍵是要看體內(nèi)器官和組織平均值為700歐姆的抵抗力,這個(gè)抵抗力越大,后果便越嚴(yán)重。人遭雷擊時(shí)首先是作為體內(nèi)電路的神經(jīng)纖維“起火”,不過最多是其保護(hù)膜受損,這種保護(hù)膜就其實(shí)質(zhì)很像電線中的絕緣體。
人遭雷擊恢復(fù)常態(tài)后,甚至都沒能感覺到有什么變化。有時(shí)得幾個(gè)月后才有所感覺,到那時(shí)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(xiǎn);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(shí),感到皮膚刺痛或頭發(fā)豎起,是雷電將至的先兆,應(yīng)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(yán)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(yīng)該馬上離開。如果來不及離開高大的物體,應(yīng)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(shí)雖然高度降低了,卻增大了“跨步電壓”的危險(xiǎn)。
水能導(dǎo)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?yàn)檫@些地方會成為火花隙,電流從中通過時(shí)產(chǎn)生電弧可以傷人。
但深邃的山洞很安全,應(yīng)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(shí)也要把身上的帶金屬的物件,如手表、戒指、耳環(huán)、項(xiàng)鏈等物品摘下來,。
10.雷電的知識
自然現(xiàn)象雷電 【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(diǎn)令人生畏的放電現(xiàn)象。
雷電一般產(chǎn)生于對流發(fā)展旺盛的積雨云中,因此常伴有強(qiáng)烈的陣風(fēng)和暴雨,有時(shí)還伴有冰雹和龍卷風(fēng)。積雨云頂部一般較高,可達(dá)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(chǎn)生電荷。云中電荷的分布較復(fù)雜,但總體而言,云的上部以正電荷為主,下部以負(fù)電荷為主。
因此,云的上、下部之間形成一個(gè)電位差。當(dāng)電位差達(dá)到一定程度后,就會產(chǎn)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(dá)30萬安培。閃電的電壓很高,約為1億至10億伏特。
一個(gè)中等強(qiáng)度雷暴的功率可達(dá)一千萬瓦,相當(dāng)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(chǎn)生沖擊波,導(dǎo)致強(qiáng)烈的雷鳴。
帶有電荷的雷云與地面的突起物接近時(shí),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。
這就是人們見到和聽到的閃電雷鳴。 【雷云的形成】 產(chǎn)生雷電的條件是雷雨云中有積累并形成極性。
科學(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),積累了許多資料,并提出各種各樣的解釋,有些論點(diǎn)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(fù)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(fù)電,里層的帶正電,內(nèi)層比外層的電勢差約高0.25V。為了平衡這個(gè)電勢差,水滴就必須優(yōu)先吸收大氣中的負(fù)離子,這就使水滴逐漸帶上了負(fù)電荷。
當(dāng)對流發(fā)展開始時(shí),較輕的正離子逐漸的被上升的氣流帶到云的上部;而帶負(fù)電的云滴因?yàn)楸容^重,就留在了下部,造成了正負(fù)電荷的分離。 2. 冷云的電荷積累 當(dāng)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(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 在云層重有許多水滴在溫度低于0℃時(shí)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(dòng)一下,就馬上凍結(jié)稱冰粒。當(dāng)過冷水滴與霰粒碰撞時(shí),會立即凍結(jié),這叫撞凍。
當(dāng)發(fā)生撞凍時(shí),過冷水滴外部立即凍成冰殼,但它的內(nèi)部仍暫時(shí)保持著液態(tài),并且由于外部凍結(jié)放的潛熱傳到內(nèi)部,其內(nèi)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(jié)的過冷水滴外部帶上正電,內(nèi)部帶上負(fù)電。
當(dāng)內(nèi)部也發(fā)生凍結(jié)時(shí),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(fù)電的凍滴核心部分則附在較重的霰粒上,使霰粒帶負(fù)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(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(shí),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。
因此,在一定時(shí)間內(nèi)就出現(xiàn)了冷端氫離子過剩的現(xiàn)象,造成了高溫端為負(fù),低溫端為正的電極化。當(dāng)冰晶與霰粒接觸后,又分離時(shí),溫度較高的霰粒就帶上了負(fù)電,而溫度較低的冰晶就帶上了正電。
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 出了上述冷云的兩種起電機(jī)制外,還有人提出了由于大氣中水滴含有稀薄鹽分而產(chǎn)生起電機(jī)制。
當(dāng)云滴凍結(jié)時(shí),冰的晶格中可以容納負(fù)的氯離子,卻排斥正的鈉離子。因此,水滴凍結(jié)的部分帶負(fù)電,而未凍結(jié)的部分帶正電(水滴凍結(jié)時(shí)是從里向外進(jìn)行的)。
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,電正點(diǎn)的小滴被帶到云的上部,而帶負(fù)電的霰粒則停留在云的中、下部。
3. 暖云的電荷積累 在熱帶地區(qū),有一些云整個(gè)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℃等溫線一下的部分,就是云的暖區(qū)。在云的暖區(qū)里也有起電過程發(fā)生。
在雷雨云的發(fā)展過程中,上數(shù)機(jī)制在不同的發(fā)展階段分別起作用。但是,最主要的帶電機(jī)制還是由于水滴凍結(jié)造成的。
大量觀測事實(shí)表明,只有當(dāng)云頂呈現(xiàn)纖維狀,絲縷結(jié)構(gòu)時(shí),云彩發(fā)展成為雷雨云。飛機(jī)觀測發(fā)現(xiàn),雷雨云中存在以冰、雪晶和霰粒為主的大量云粒子,而且大量電荷的積累即雷雨云迅猛帶電機(jī)制,必須依靠霰粒生長過程的碰撞、撞凍和摩擦等才能發(fā)生。
【閃電是什么】 暴風(fēng)云通常產(chǎn)生電荷,底層為陰電,頂層為陽電,而且還在地面產(chǎn)生陽電荷,如影隨形地跟著云移動(dòng)。陽電荷和陰電荷彼此相吸,。