Question

雨天的雷声闪电是怎样形成的呀 为什么有闪电,又为什么有雷声呢?

Answer 1

在闪电通道中,电流极强,温度可骤升至2万摄氏度,气压突增,导致空气剧烈膨胀,形成震荡,就是雷声.也就是说雷声的原理和一般爆炸的原理是类似的.我们知道声音音调的高低决定于频率,而空气膨胀的速度是有限的,因此形成的震荡波的频率也有限,因此我们听到的雷声一般比较低沉.具体的数据我没有进行计算,但可以想象,人耳的听力范围是20到20000Hz.假如平时我们听到的雷声频率几十赫兹的话,那么尖利的也就是高音调的雷声就需要几千甚至上万的频率,这意味着空气膨胀的速率要提高到现在的几百倍甚至上千倍,也就是说放电要强烈几百倍甚至上千倍,估计一般是实现不了的,毕竟云的带电量有限,如果实现的话,应该是件相当危险的事情.至于为什么雷声是现在听到这个音调,应该说,是一般云的带电量放电产生的能量使得空气膨胀的速率在一定范围内,这个膨胀速率导致的震荡速率恰好落在了我们听力的低音范围内.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.肉眼看到的一次闪电,其过程是很复杂的.当雷雨云移到某处时,云的中下部是强大负电荷中心,云底相对的下垫面变成正电荷中心,在云底与地面间形成强大电场.在电荷越积越多,电场越来越强的情况下,云底首先出现大气被强烈电离的一段气柱,称梯级先导.这种电离气柱逐级向地面延伸,每级梯级先导是直径约5米、长50米、电流约100安培的暗淡光柱,它以平均约150000米/秒的高速度一级一级地伸向地面,在离地面5—50米左右时,地面便突然向上回击,回击的通道是从地面到云底,沿着上述梯级先导开辟出的电离通道.回击以5万公里/秒的更高速度从地面驰向云底,发出光亮无比的光柱,历时40微秒,通过电流超过1万安培,这即第一次闪击.相隔几秒之后,从云中一根暗淡光柱,携带巨大电流,沿第一次闪击的路径飞驰向地面,称直窜先导,当它离地面5—50米左右时,地面再向上回击,再形成光亮无比光柱,这即第二次闪击.接着又类似第二次那样产生第三、四次闪击.通常由3—4次闪击构成一次闪电过程.一次闪电过程历时约0.25秒,在此短时间内,窄狭的闪电通道上要释放巨大的电能,因而形成强烈的爆炸,产生冲击波,然后形成声波向四周传开,这就是雷声或说“打雷”.