天地奇觀──閃電

 

　　狂風大作，暴雨傾盆，雷聲震耳欲聾，閃電的光亮耀眼奪目。大自然以它那雄偉壯觀的景象，向人類顯示它的巨大威力。雷電的壯觀景象以及它對人類生產和生活的影響，很早就引起了人們的注意。雷電常常引起災害，如森林大火，擊斃人畜，毀壞建筑物等。那么閃電是怎樣產生的？閃電的類型有哪些？涉及閃電的物理知識又有哪些？本文特作一些介紹，奉獻給讀者。

 

　　一、閃電的產生

 

　　暴風云通常能產生電荷，底層為負電荷，頂層為正電荷，而且還在地面上感應產生正電荷，使其如影隨形地跟著云移動。正電荷和負電荷彼此相互吸引，但空氣卻不是良好的導體。地面上的正電荷奔向樹木、山丘、高大建筑物的頂端甚至人體之上，企圖和帶有負電荷的云層相遇；而云層上的負電荷枝狀的觸角則向下伸展，越向下伸越接近地面。最后正負電荷終于克服空氣的阻礙而連接上。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”──這就是閃電。

 

　　二、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。閃電在云中正負電荷之間閃爍，而使全地區的天空一片光亮時，那便稱為片狀閃電。還有一種特殊的閃電──球狀閃電，也稱球雷或電光球，是一種不太常見，而又會造成一定危害的奇異閃電！顧名思義，球狀閃電就是一個呈圓球形的閃電球！這種現象早于1838年便有文獻記載，科學家已研究逾160年，但是對此現象仍未有合理的解釋。球狀閃電通常都在雷暴之下發生，它十分光亮，略呈圓球形，直徑大約是20～50cm.通常它只會維持數秒，更神奇的是它可以在空氣中獨立而緩慢地移動。在它短短幾秒的生命中，它的光度、形狀和大小都保持不變。如果你見過球狀閃電或拍到它的照片，一定要把所有數據記錄下來呀！那將會是十分寶貴的研究資料。

 

　　除上述的閃電外，還有超級閃電，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。

 

　　三、涉及閃電的物理知識

 

　　1.為什么打雷時總是先看到閃電，后聽到雷聲？

 

　　這是因為光的傳播速度要比聲音的傳播速度快得多。光在空氣里的傳播速度差不多為3×105km/s，用這樣的速度，1秒鐘可以繞地球的赤道七圈半。聲音在空氣中的速度約為340m/s，差不多只有光速的九十萬分之一。光從閃電發生處傳到地面的時間，一般不過幾十萬分之一秒，可是聲音通過同樣的距離就需要較長時間。所以打雷時總是先看到閃電，后聽到雷聲。當然根據這個道理，我們還可以利用從看見閃電到聽到雷聲相隔的時間，算出閃電距離我們大概多遠。

 

　　2.閃電為什么能劈開樹木？

 

　　閃電內部的溫度可高達3×104℃。閃電劈中樹木時，因為樹木中含有水分，強大的電流立即把水分汽化為高溫高壓的水蒸氣，水蒸氣的強大爆發力就能把樹木劈開。

 

　　3.雷雨后為什么空氣格外新鮮？

 

　　夏天的傍晚，有時烏云、大雨、閃電、雷鳴往往相互交錯，一起降臨。雨后，我們會感到空氣格外新鮮，這是什么原因呢？首先是經過了一場傾盆大雨，把空氣中大部分的灰塵給沖掉了；其次在閃電時釋放的巨大的能量使空氣中的部分氧氣轉化成臭氧。濃的臭氧是淡藍色的，味道很臭，但它具有比氧氣更強的氧化能力，它不但可以清除空氣中的某些還原性物質而且還能夠漂白與殺菌。稀薄的臭氧可一點也不臭，反而會給人清新的感覺。

 

　　4.為什么有時候我們看到的閃電只是一閃而過，而聽到的雷聲卻是隆隆不絕，響好久才停呢？

 

　　這是因為天空里的閃電，一般都是很長的，有的線形閃電長達二至三公里，甚至十公里。由于閃電的各部分跟我們的距離不同，所以雷聲傳到我們耳邊的時間就有先有后了。另外一方面，一次閃電往往包含數個回擊，那么當第一次回擊時的雷聲還沒有斷絕，又傳來了第二次、第三次的雷聲，先后的雷聲混在一起，就成了隆隆不斷的雷聲。還有，當雷聲遇到地面，建筑物，高山或天空的云層時，都會發生反射，產生回聲。這些回聲傳到我們耳朵里的時間也是不一致的，因此就形成了隆隆的雷聲。

 

　　5.為什么雷容易打中孤立高聳的物體？

 

　　由于雷雨云的云底帶有電荷，能使地面發生感應，并使地面產生與云底的電性不同的電荷。這稱為感應電荷。這種感應電荷在小范圍的地面上是同一性質的，例如都是正電，或者都是負電。同一種性質的電荷是互相排斥的。排斥的結果，就使得電荷在地面上重新分布，這種排斥力沿地面方向的分力，在彎曲得較厲害的地方要比平坦一些的地面來得小（因為電位相等，使得電荷密度與半徑成反比），所以，電荷就必定會移到地面彎曲得厲害（曲率半徑小的地方）的地方去。這樣一來，在彎曲得厲害的地面上，感應電荷就要多一些，密一些了。高聳的物體，它本身也會成為地面的組成部分，由于它高聳在平地上，所以它就成為地面上最彎曲的一部分，因此當地面受到雷雨云的感應而產生感應電荷時，在高聳的物體上，就會集中了較多的電荷。由于高聳的物體所帶的感應電荷比地面多，對閃電的吸引能力大，所以能很容易地將閃電拉過來。

 

　　6.為什么高大的建筑物上都安裝避雷針？

 

　　由于高聳物體容易遭到雷擊，所以在高大的建筑物上一般都安裝避雷針，使建筑物免遭雷擊。避雷針是一個頂部高出建筑物，下部與地面相接的金屬桿，它能夠吸引附近的閃電到自己身上來，將自己作為閃電的通道，使閃電通過自身而排到地面上去。這樣，原先要擊中建筑物的閃電，中途拐了彎，通過避雷針，就不會損壞建筑物了。

 

　　7.為什么說雷雨發莊稼？

 

　　下雷雨往往會促進農作物的生長，這主要是因為下雷雨時，產生的閃電能使空氣中的氧氣和氮氣化合成一氧化氮，而一氧化氮又能與氧氣反應生成二氧化氮，產生的二氧化氮溶于雨水形成硝酸，并隨雨水進入土壤，形成容易被農作物吸收的硝酸鹽，達到給農作物補氮的效果。根據計算，每打一次雷，大約總有一噸到兩噸的氮化合物會隨著雨滴落到地面。這當然會有效地增加土壤的肥沃度。這樣的量，幾乎相等于一個小型化工廠一天的產量。

 

　　8.閃電可以為人們服務嗎？

 

　　許多年來，由于閃電對人畜和建筑物的危害，人們總是千方百計力求避免和閃電接觸。其實閃電對農業生產和人類的日常生活關系可大著呢！隨著科學的發展，今天，利用閃電為人類服務的問題，已經被重視和研究。也許，再過不了多少年，我們也將如同廣泛使用避雷針一樣，可以設法用某種特殊設備，把天空的閃電，盡可能多的導引到地面上來應用呢！閃電在發出閃光的瞬間，它的電能竟然比世界上最大的美國核子水力發電廠還要大上一百倍左右。如果利用這個電能來起重的話，足夠把六七萬千克的貨物，舉起一兩米那么高。下雷雨能促進農作物的生長剛才已經介紹過了。除了這些外，由于閃電使天空中有臭氧產生，而這種氣體具有大量吸收紫外線的功能，使人們不致因為陽光中過量的紫外線的照射而影響健康。

 

　　9.如何預防雷擊？

 

　　不要站在大樹下；不要讓自己成為四周最高的物體；放下所有的金屬物件，不要騎自行車；不要使用電話、手機、水管或須接上插頭的電器；遠離門、窗、暖氣爐和爐灶、煙囪；屋內最安全的地方，則是樓下最大一個房間的中央。假如有人不幸被雷電擊傷的話，若被別人說是“魔鬼纏身”“前世沒有修好行”你還相信嗎？我想你當然不會再相信的了：因為雷電是一種自然現象，我們可要相信科學、破除迷信哦！

 

　　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。它們每秒鐘約發出600次閃電，其中有100次襲擊地球。最后，有一件事可以聊以自慰：等到你看見閃電時，它已經打不中你了。