閃電，行雷是如何形成?

科學家認為X和伽馬射線才是閃電形成主因



新浪科技訊美國東部時間11月17日(北京時間11月18日)通常人們認為閃電是由大氣層中的電場作用形成的。但是，來自佛羅里達技術協會的天體物理學家約瑟夫-德懷爾(Joseph Dwyer)表示，大氣層中的電場產生閃電這一理論是錯誤的，大氣層中的電場不可能達到產生閃電的電場強度。



德懷爾曾從事高能量微粒的研究工作，兩年前他來到佛羅里達研究中心。在佛羅里達

研究中心，聚集了許多從事閃電研究的科研人員。當德懷爾從學術報告中瞭解到伽馬射線和X射線與閃電的形成有密切關係時，他對此產生了濃厚的興趣並致力於該領域的研究。



許多科學家相信，當大氣中形成強大的電場便能夠產生閃電。儘管沒有任何人真正看到這樣的電場，但是，這些科學家仍確信這是閃電形成的正確解釋。當德懷爾建立一個高能量輻射模型用來描述地球大氣層電場的形成時，模型的實驗結果使他為之震驚。他發現電場中伽馬射線和X射線釋放的能量，可為電場提供足夠的電場強度產生閃電。在雷雨天氣中，上昇氣流和下降氣流推動水分子互相作用，釋放出電子從而增強了電場強度，這些電子最終以接近光速的速度穿越空氣。依據德懷爾的閃電形成理論，這些高速電子在電場中伽馬射線或是X射線釋放的能量作用下，與大氣層其它微粒發生碰撞便產生強大的雷鳴聲，並釋放出電荷。



曾致力於閃電形成研究的佛羅里達大學馬丁-烏曼(Martin Uman)稱，“這項發現可能是科學理論的一個重大突破。德懷爾的理論還展示了閃電產生所需的伽馬射線和X射線強度。”但是，對于閃電形成的確切解釋尚仍不能定論。目前，德懷爾仍猜測某些特定條件下的電場也可以聚集足夠的電場強度從而產生閃電。



雲實際上是由許多小水滴組成的。每個小水滴表面都有正電或負電，所以一朵雲可以貯積大量的電荷。正電聚集在雲的上端時，負電就聚集在雲的下端；因此在雲正下方的地球表面，也引來了許多正電。雲和地面之間的空氣本來是絕緣體，可以阻止正負電結合。但是如果正負電的電荷不斷增大，衝過空氣的阻隔而結合在一起，就會造成閃電。



閃電



　當空氣極不穩定的時候，容易發生強烈的向上對流運動，而形成高聳的積雨雲，雲中充滿上上下下奔竄的水汽，就會產生靜電，雲的上端會產生正電荷，雲的下端會產生負電荷，地面又是正電荷，那麼，正、負電荷之間有空氣作為絕緣體，若正、負電荷間的電壓差，大到可以衝破絕緣體的空氣，使空氣在瞬間膨脹爆炸、發熱發光，發光就是閃電，膨脹爆炸發出巨大聲響就是打雷。



　
閃電與雷聲的形成



　夏天一到，常常都會遇到這樣的情形：上午晴朗而炎熱，令人受不了，但是一到下午之後，天空馬上變了一個樣，不但烏雲密佈，而且閃電雷聲不斷，住在山區的人一定感受深刻，像花生米一樣大的雨滴加上一陣陣風吹過來，讓人躲也躲不掉，撐傘根本是一點用也沒有，有時候在郊外一不小心甚至還會被雷擊中，相當危險，到底閃電與雷聲是怎麼形成的呢？



其實大多數的閃電都是連擊兩次，第一擊是一股看不見的帶電空氣，一直下到地面，或是由地面到達空中，它就像是一個開路先鋒，為第二次的閃電帶路，當第一擊的閃電打下來的那一瞬間，一道迴擊電流就延著先前所開的路跳上來，於是就發生看的見的閃電，所以說，看的見的閃電是第二擊。



這種迴擊電流有一個電力核心，它的周圍有一圈像管子一樣的炙熱空氣把它套住，由於磨擦，這層熱空氣就會發光膨脹和爆炸，爆炸發生時差不多馬上就看到閃電，但是雷聲總是稍後才到，這是因為聲音的速度是340m/s



，而光的速度是30萬km/s，光的速度遠比聲音的速度要來的快，所以總是先看到閃電而後才聽到雷聲，決對不是因為眼睛長在前面；耳朵長在後面的原因呦！





為什麼總是先閃電後打雷？


打雷總是伴隨著閃電，如果你看到一道閃電，但卻聽不到雷聲，雷暴很可能離你頗遠，雷聲已折射往上空。聲音行走的距離愈長，偏離地面愈遠，在一般情況下，很少可以聽到來自15公里以外的雷暴所發出的聲音。

雷電是甚麼？它是如何形成的？
到現時為止，科學家仍然未能完全了解雷電的成因。我們可以描述雷電的過程，但當中許多現象仍然無法解釋。根據觀測，雲層的上部帶正電，下部帶負電，因此地面便會感生了大量的正電。雲層下部的電位要比地面低得多，所以帶負電的電子便會向地面加速。當閃電開始時，雲底會向地面發出「先導閃電」(step leader)；先導閃電並不很光亮，但速度很快。它會前進約 50 m，然後作一個很短的暫停，之後再改變方向前進、暫停。這個過程會重覆許多次，形成一條曲折的路徑

2009-11-10 18:14:06 補充

充滿著負電。高速移動的電子會把空氣電離化，使這條路徑能夠導電。當「先導閃電」接近地面時形成了很強的電場，使地面大量的正電荷上升，跟路徑中的負電中和，在放電的過程中釋放出巨大能量，這便是「回返閃擊」由於「回返閃擊」比「先導閃電」光亮得多，所以我們看見的閃電原來是由地下向天空的放電過程！「回返閃擊」才是強光、熱能和巨響的源頭。

2009-11-10 18:14:34 補充

雷電過程還未完結。當「回返閃擊」消失後，在一段極短的時間後，雲層會再次發出「先導閃電」；但這一次的「先導閃電」並不會在中途暫停，而且會沿著「回返閃擊」所走的路而行。這個過程會重複許幾次，甚至幾十次。為甚麼閃電是這樣？可能沒有人完全了解。

閃電的形成:

在大氣科學中指大氣中的強放電現象。在夏季的雷雨天氣雷電現象較為常見。它的發生與雲層中氣流的運動強度有關。有資料顯示，冬季下雪時也可能發生雷電現象，即雷雪，但是發生機會相當微小。若有嚴重的火山爆發時，空中可能出現短路，出現閃電。
閃電的放電作用通常會產生了閃電光或電光。雷電起因一般被認為是雲層內的各種微粒因為碰撞摩擦而積累電荷，當電荷的量達到一定的水平，等效於雲層間或者雲層與大地之間的電壓達到或超過某個特定的值時，會因為局部電場強度達到或超過當時條件下空氣的電擊穿強度從而引起放電。空氣中的電力經過放電作用急速地將空氣加熱、膨脹，因膨脹而被壓縮成等離子，再而產生了閃電的特殊構件雷（衝擊波的聲音）。目前對於放電具體過程的認識還不能透徹明白，一般被認為和長間隙擊穿的現象相類似。

2009-11-10 20:05:28 補充：
閃電的電流很大，其峰值一般能達到幾萬安培，但是其持續的時間很短，一般只有幾十微秒。所以閃電電流的能量不如想象的那麼巨大。不過雷電電流的功率很大，對建築物和其他設備尤其是電器設備的破壞十分巨大，所以需要安裝避雷針或避雷器等以在一定程度上保護這些建築和設備的安全。

閃電類型
按其在空氣中發生的部位，大概可分為雲中、雲間或雲地之間三大種類放電。雲中放電佔閃電的絕大多數，雲地之間放電者則是對人類的生產和生活產生影響的主要形式。

2009-11-10 20:05:38 補充：
雷電是甚麼？它是如何形成的？
到現時為止，科學家仍然未能完全了解雷電的成因。我們可以描述雷電的過程，但當中許多現象仍然無法解釋。根據觀測，雲層的上部帶正電，下部帶負電，因此地面便會感生了大量的正電。雲層下部的電位要比地面低得多，所以帶負電的電子便會向地面加速。當閃電開始時，雲底會向地面發出「先導閃電」(step leader)；先導閃電並不很光亮，但速度很快。它會前進約 50 m，然後作一個很短的暫停，之後再改變方向前進、暫停。這個過程會重覆許多次，形成一條曲折的路徑。

2009-11-10 20:08:33 補充：
閃電怎麼會形成
世界上有些地方，例如：熱帶地區，經常有雷雨發生。一年之中巴拿馬有200天左右會有雷雨；法國則不到25天。雷雨多在下午3點鐘左右發生，因為那時的地面氣溫特別熱。

雷雨的第一階段，是先形成上升氣流，把溫暖潮濕的空氣送到半空。升上去的空氣遇冷，其中水汽凝結而變成雲。氣流繼續上升，雲也就越積越高，直上更冷的高空，雲中的水珠變得更大更重。有的凍結成雪或雹，有的水滴越結越大，就會落下。隨雨而來或是先雨而來的是一陣涼風，警告我們雷雨將至。

2009-11-10 20:08:51 補充：
夏日午後的一陣雷雨，通常都是來得快、去得也快，夾雜著著閃電與雷聲。為什麼會打雷呢？打雷通常是出現在閃電之後，因為光的速度較音速快，而打雷則是空氣中電流摩擦所造成的。城市中的高樓會吸引閃電。不過鋼筋混凝土高樓，遇到暴風雨時，不一定很危險，因為高樓都會加裝避雷針或有其他特別的構造，可以安全的把電流導入地下。

2009-11-10 20:09:23 補充：
起伏的氣流在雷暴雲中產生靜電，形成原因雖然無法完全明白，部分的原因可能是因為水分的摩擦和分解。正電荷在雲的上端，而負電荷則在下方吸引著地上的正電荷。雲和地之間的空氣做了絕緣體，在短暫時間內，阻止力求兩極電荷均衡的電流通過。兩極電荷的電壓大到可衝破絕緣的空氣時，閃電就發生了，而如此也讓電荷相互平衡。有些大雷雨，靜電電壓可高達幾百萬伏特！閃電會發生在雲塊或發生在兩堆雲中間，有的自上而下，有的自下而上，發生在雲塊與地面之間。以全世界來論，閃電擊中地球的次數平均是每秒鐘100次。一塊雷雨雲裡，正電荷和負電荷分開的兩部分相互吸引，像磁鐵一樣。而阻止兩者的絕緣體是空氣。

2009-11-10 20:09:37 補充：
大多數閃電都是連擊兩次。第一擊叫做「前導閃擊」，是一股看不見的代電空氣作「前導」，直下到近地面處。這一股帶電的空氣像一條電線，為第二級電流建立一條導路。在前導接近地面的那一剎那，一道「回擊」電流就沿著這條導路跳上來。於是就發生看得到的閃電和聽得到的雷聲，這是第二擊。

2009-11-10 20:13:00 補充：
什麼是閃電？
當空氣極不穩定的時候，容易發生強烈的向上對流運動，而形成高聳的積雨雲，雲中充滿上上下下奔竄的水汽，就會產生靜電，雲的上端會產生正電荷，雲的下端會產生負電荷，地面又是正電荷，那麼，正、負電荷之間有空氣作為絕緣體，若正、負電荷間的電壓差，大到可以衝破絕緣體的空氣，使空氣在瞬間膨脹爆炸、發熱發光，發光就是閃電，膨脹爆炸發出巨大聲響就是打雷。

http://www.hko.gov.hk

2009-11-10 18:13:28 補充：
雷電是甚麼？它是如何形成的？
到現時為止，科學家仍然未能完全了解雷電的成因。我們可以描述雷電的過程，但當中許多現象仍然無法解釋。根據觀測，雲層的上部帶正電，下部帶負電，因此地面便會感生了大量的正電。雲層下部的電位要比地面低得多，所以帶負電的電子便會向地面加速。當閃電開始時，雲底會向地面發出「先導閃電」(step leader)；先導閃電並不很光亮，但速度很快。它會前進約 50 m，然後作一個很短的暫停，之後再改變方向前進、暫停。這個過程會重覆許多次，形成一條曲折的路徑

2009-11-10 18:14:06 補充：
充滿著負電。高速移動的電子會把空氣電離化，使這條路徑能夠導電。當「先導閃電」接近地面時形成了很強的電場，使地面大量的正電荷上升，跟路徑中的負電中和，在放電的過程中釋放出巨大能量，這便是「回返閃擊」由於「回返閃擊」比「先導閃電」光亮得多，所以我們看見的閃電原來是由地下向天空的放電過程！「回返閃擊」才是強光、熱能和巨響的源頭。

2009-11-10 18:14:34 補充：
雷電過程還未完結。當「回返閃擊」消失後，在一段極短的時間後，雲層會再次發出「先導閃電」；但這一次的「先導閃電」並不會在中途暫停，而且會沿著「回返閃擊」所走的路而行。這個過程會重複許幾次，甚至幾十次。為甚麼閃電是這樣？可能沒有人完全了解。

2009-11-10 18:17:20 補充：
雷暴是，一種劇烈的天氣現象，主要發生在暖濕、不穩定的空氣中，雷暴是我們熟習的一種地方性風暴，是伴有雷電、強烈陣風、驟雨、猛烈上升下降氣流、亂流、積冰等的積雨雲系統總稱。偶而，還會產生強大的冰雹、龍捲風等劇烈天氣現象，可獨立存在如午後熱雷雨，也可成串出現如颮線，

2009-11-10 18:17:30 補充：
雷暴的產生條件　

具實際觀測獲知，雷和閃電僅能在大量液態及固態水被攜帶至溫度低於-20℃以下的氣層中才可產生，如此高空而能聚集大量水分只有在暖濕空氣中始有可能。另一方面要有極旺盛的上升氣流才能將凝結之水分挾帶至如此高度，因此雷暴是在溫度直減率很大的深厚氣層中發生，一般而言，雷暴誕生在暖濕不穩定的空氣中，而有力產生雷雨的條件如下：

(1） 地面因日射而增暖

（2） 高空因輻射而冷卻

（3） 地面因平流而增暖

（4） 高空有冷空氣平流

（5） 下層有暖空氣平流

（6） 水平向輻合

（7） 地形舉升

（8） 鋒面舉升

天空的摩擦!!!!!!!!!