雷声和闪电是怎么形成的
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雷声和闪电是怎么形成的
雷阵⾬来时,往往会出现狂风⼤作、雷⾬交加的天⽓现象,伴随着隆隆雷声和道道闪电,那么雷声和闪电是怎么形成的?店铺在此整理了雷声和闪电的形成原因,供⼤家参阅,希望⼤家在阅读过程中有所收获!
雷声形成原因
闪电通路中的空⽓突然剧烈增热,使它的温度⾼达15000—20000℃,因⽽造成空⽓急剧膨胀,通道附近的⽓压可增⾄⼀百个⼤⽓压以上。
紧接着,⼜发⽣迅速冷却,空⽓很快收缩,压⼒减低。
这⼀骤胀骤缩都发⽣在千分之⼏秒的短暂时间内,所以在闪电爆发的⼀刹那间,会产⽣冲击波。
冲击波以5000⽶/秒的速度向四⾯⼋⽅传播,在传播过程中,它的能量很快衰减,⽽波长则逐渐增长。
在闪电发⽣后0.1—0.3秒,冲击波就演变成声波,这就是我们听见的雷声。
在雷⾬天⽓中,上升⽓流和下降⽓流推动⽔分⼦互相作⽤,释放出电⼦从⽽增强了电场强度,这些电⼦最终以接近光速的速度穿越空⽓。
依据德怀尔的闪电形成理论,这些⾼速电⼦在电场中伽马射线或者X射线释放的能量作⽤下,与⼤⽓层其他微粒发⽣碰撞便产⽣强⼤的雷鸣声,并释放出电荷。
如果云中闪电时,雷声在云⾥⾯多次反射,在爆炸波分解时,⼜产⽣许多频率不同的声波,它们互相⼲扰,使⼈们听起来感到声⾳沉闷,这就是我们听到的闷雷。
⼀般说来,闷雷的响度⽐炸雷来得⼩,也没有炸雷那么吓⼈。
拉磨雷是长时间的闷雷。
雷声拖长的原因主要是声波在云内的多次反射以及远近⾼低不同的多次闪电所产⽣的效果。
此外声波遇到⼭峰、建筑物或地⾯时,也产⽣反射。
有的声波要经过多次反射。
这多次反射有可能在很短的时间间隔内先后传⼊我们的⽿朵。
这时,我们听起来,就觉得雷声沉闷⽽悠长,有如拉磨之感。
闪电形成原因
闪电是云与云之间、云与地之间或者云体内各部位之间的强烈放电现象(⼀般发⽣在积⾬云中)。
通常是暴风云(积⾬云)产⽣电荷,底层为阴电,顶层为阳电,⽽且还在地⾯产⽣阳电荷,如影随形地跟着云移动。
正电荷和负电荷彼此相吸,但空⽓却不是良好的传导体。
正电荷奔向树⽊、⼭丘、⾼⼤建筑物的顶端甚⾄⼈体之上,企图和带有负电的云层相遇;负电荷枝状的触⾓则向下伸展,越向下伸越接近地⾯。
最后正负电荷终于克服空⽓的阻障⽽连接上。
巨⼤的电流沿着⼀条传导⽓道从地⾯直向云涌去,产⽣出⼀道明亮夺⽬的闪光。
⼀道闪电的长度可能只有数百⽶(最短的为100⽶),但最长可达数千⽶。
闪电的温度,从摄⽒⼀万七千度⾄⼆万⼋千度不等,也就是等于太阳表⾯温度的3~5倍。
闪电的极度⾼热使沿途空⽓剧烈膨胀。
空⽓移动迅速,因此形成波浪并发出声⾳。
如果我们在两根电极之间加很⾼的电压,并把它们慢慢地靠近。
当两根电极靠近到⼀定的距离时,在它们之间就会出现电⽕花,这就是所谓“弧光放电”现象。
雷⾬云所产⽣的闪电,与上⾯所说的弧光放电⾮常相似,只不过闪电是转瞬即逝,⽽电极之间的⽕花却可以长时间存在。
因为在两根电极之间的⾼电压可以⼈为地维持很久,⽽雷⾬云中的电荷经放电后很难马上补充。
当聚集的电荷达到⼀定的数量时,在云内不同部位之间或者云与地⾯之间就形成了很强的电场。
电场强度平均可以达到⼏千伏特/厘⽶,局部区域可以⾼达1万伏特/厘⽶。
这么强的电场,⾜以把云内外的⼤⽓层击穿,于是在云与地⾯之间或者在云的不同部位之间以及不同云块之间激发出耀眼的闪光。
这就是⼈们常说的闪电。
雷⾬云的带电原理
⽔滴破裂效应:云中⽔滴在⾼速⽓流中作激烈运动,分裂成⼀些带负电的较⼤颗粒和带正电的较⼩颗粒,后者同时被上升⽓流携带到⾼空,前者落在低空,这样正负两种电荷便在云层中被分离,这也就是造成90%的云层下部带负电的原因。
吸电荷效应:由于宇宙射线或其它电离作⽤,⼤⽓中存在正负离⼦,⼜因为空间存在电场,在电场⼒的作⽤下正负离⼦在云的上下层分别积累,从⽽使雷⾬云带电,⼜称感应起电。
⽔滴冻冰效应:⽔滴在结冰过程中会产⽣电荷,冰晶带正电荷,⽔带负电荷,当上升⽓流把冰晶上的⽔分带⾛时,就会导致电荷的分离,⽽使雷⾬云带电。
温差起电效应:实验证明在冰块中存在着正离⼦(H+)和负离⼦(OH-),在温度发⽣变化时,离⼦发⽣扩散运动并相互分离。
积⾬云中的冰晶和雹粒在对流的碰撞和摩擦运动中会造成温度差异,并因温差起电,
带电的离⼦⼜因重⼒和⽓候作⽤⽽分离扩散,最后达到⼀定的动态平衡。
⾄于到底是由哪种效应,或者哪⼏种效应共同作⽤的结果,科学界尚⽆定论,并且分歧很⼤。