點解會有行雷閃電架????

閃電是積雨雲內部建立反相(性)電荷所造成。雷電發生是雲上部的冰晶通常會帶正電，而落至雲底部的雨滴則會帶負電；可能是上升氣流負載正電荷至頂部，而下沉氣流將負電荷拖拉至底部。在此同時，雲底地面上會建立相對的正電荷，且會隨著雲移動。

異性電荷相吸 異性電荷會強烈地彼此吸引，直到大氣在正負電間之絕緣層不再能維持正負電的分離，於是發生放電現象。負電移向正電的過程是看不見、鋸齒狀、"之"字形的形式，稱為「步進導閃」 (Stepped leader)。當負電一碰到正電荷，大規模電流 閃電 為正電荷回流至雲中。這種正電流的旅行非常快，速度約為每秒96,000km。同一個閃電會快速重複，直到它的閃動出現。當雲中電荷完全完成放電，閃電便結束了。

大部份的閃電發生在雲中、雲間、或雲與空氣 如果空氣中累積了足夠的電荷；只有1/4的閃電會擊中地面。若發生雲對地放電，向下的導閃先接觸地表(通常在樹端、建築物頂部等尖端)向上的正電荷。當閃電以相同方式，但由雲頂正電、經雲外部到帶負電地表，則稱為正閃電(positive flash)。

閃電的閃光與雷聲 當閃電閃道內的溫度超過10,000度k時，就會發光。閃電雷擊的可見光譜，主要由中性氮和氧的發射及Ha線組成。返回閃擊的溫度溫度超過22,000度C，通常可達30,000度k，周圍的空氣被迅速加熱，因而導致空氣快速的膨脹與收縮；此時通道內的氣壓可高達104hPa的鋒值，因此會產生一氣壓衝擊波，即聲波，會以3,000m/s的速度(約為音速9倍)向閃道外傳播；衝擊波前緣的聲頻訊號，就是我們所聽到的雷聲，它會以音速(約330m/s)傳播，約3s/km；所以可以據此簡單計算雷雨與我們的距離。大氣對於此類聲波訊號的衰減、散射、折射取決於當時環境溫度、亂流、及風場。一般而言，自閃光處5km以外就不容易聽到雷聲了；而雲中閃電的雷聲最多也僅能傳遞25km左右；但通常超過32km就很難聽到雷聲了。

全球電路 一般定義地面為0電位，地面至電離層間平均電位約240kV/m，範圍約在180至400kV/m。在遠離雷雨的好天氣區，可以測到一個方向指向下方、電流強度為jz= -2x10-2安培/米平方的電流密度，這被認為是全球雷雨活動所引起的。而在任一時刻，全球約有2,000個雷雨胞在活動。

雷雨雲中的電場與電荷 經過實測，雷雨積雨雲-20度C 高度以上聚集著大約40庫倫的正電荷量，而-20至0度C之間為相當之負電，0度C以下有時為10庫倫以下的正電。雷雨雲最初的起電通常與好天氣電場極性相反。當雷雨雲電場強度超過2kV/m時，地表開始發生「尖端放電」，突出物頂端的正電荷離子會釋放到空氣中；此時到達地表的小雨常會攜帶著捕捉尖端放電至空中的正電荷。約10 min.後，雲中電場增強到-400kV/m，雲下地面則增加到5kV/m，雲中便開始發生閃電、閃擊(flash)等放電過程。之後因放電破壞雲中電場，閃電停止。數十秒後電場再度恢復，閃電又發生，如此週而復始。

雲中電荷分離的解釋 尚無一理論被普遍接受。主要有以下說法： a.感應過程 對流雲發展的過程中，外部電場(方向向下)引起(大顆粒)雨滴或冰粒電(偶)極化(與電場反向地，正在下而負在上)；而小冰晶或小水滴隨上升氣流上升過程中，同這些大顆粒碰撞而獲得正電荷，原來的大顆粒變成帶負電且因重量較重而下降，並加強原來的電場。但要發生感應過程，必須已有10kV/m或更強的相對電場已經存在時才會發生(影片擷取自Discovery "Lightning")。b.溫差充電 活躍而帶正電的H+傾向於朝溫度梯度降低的方向擴散，而穩定且帶負電的OH-離子則存在於溫度較高的部份；因此當兩個初始溫度不同的冰晶遇在一起，之後又被分開時，溫度較高的冰晶會獲得負電，而較低者獲得正電。冰晶和霰粒子常在雷雨雲強烈起電的狀況下出現，而過冷水滴在增大的過程中會產生潛熱釋放，使霰粒子溫度一般比環境稍暖；因此小冰晶與霰粒子間的碰撞有利於溫差充電的發生。

閃電 雲中、雲與雲、雲對大氣放電的過程是雲內"發電機"的短路和電荷重新分配；雲對地放電則是將電子由雲的低處輸往地面。閃電主要為雲放電；雲放電與地面放電的比率，在中緯度約3倍，低緯度則增加到5至10倍。每次地面放電是由一個或多個間斷性放電所組成。一般所稱的完整「閃電」，持續時間約1/3秒，其中每次閃擊(flash)約持續數十ms。每次閃擊前會有一個明亮的預放電，即所謂「先導過程」。先導過程會在地面與雲層間為隨後的"往返"閃擊產生一個帶負電的電離通道，通道直徑約為1cm；第一個先導稱為「梯級先導」，因為它會以50m為一級向下移動，並在每級間停頓一下。梯級先導從一個3km高的雲底至地面約需20ms，通道中的電流量約為100安培數量級。當梯級先導距地面只剩5至50m之間時，一條帶正電荷的電流從地面某些點向上(射出)與之會合，然後開始返回閃擊；它會沿先導建立的電離化閃道向上移行，而閃道內的負電荷則流至地面。如果以光速0.1至0.3倍的發光波向上移動，則光學儀器可以觀察到這種返回雷擊；波鋒抵達雲底約需70μs。返回雷擊過程中有一向上(正)電流，並在10-6~10-7s內達到10,000至100,000 Amp的電流強度。第一次返回閃擊後，下一波閃擊可由一個「直竄先導閃電」所引起較高電荷中心開始。直竄先導閃電重建了原閃道內的電離化，比梯級先導閃電向下傳播更快，且沒有梯級。跟隨在直竄先導後的閃電一般沒有分支，且會在10-6s內達到它的最大電流強度。平均而言，每一道閃電中有2至3個返回閃擊；但最多曾在一次閃電中記錄到26次閃擊。


較少見的地面放電類型 a.先有從地面向上的正先導閃電，再跟隨向下流動的負電荷返回閃擊；這主要是由高塔所引發。b.先有從雲底向下的正先導閃電，再跟隨向上流動的負電荷返回閃擊。

question 1:
在較大的冰晶落下來時，和被上升氣流帶著上去的較小的冰晶和水滴會產生碰撞，有些電子會被撞擊出來，而使冰晶和水滴帶電。較輕的冰晶或水滴帶著正電到上層，而較大較冷的冰塊帶著負電到下層來，於是在對流雲裡面產生了電位差。基本上空氣的絕緣程度很好，所以只有當電位差累積到百萬伏特以上時，電荷才會衝破空氣的絕緣障礙而放電，這就是「閃電」
Q2 yes
Q3 NO REASON THAT光速快過音速! just because it is faster
光速:299792.459km/s 音速:340.29m/s
Q4 because usually 冰晶和水滴會產生碰撞 when it is raining