希腊神话体系中,宙斯是第三任神王,奥林匹斯山的统治者,他以独眼巨人打造的雷电为武器,威慑众神,维持着天地间的秩序。作为西方神话中第一神器,雷电(闪电)在大自然中,也是最令人敬畏的力量之一,从希腊到西非,再从西亚到南亚次大陆,很多古代文明都将这种自然现象与最强大的神联系在一起。那么闪电是什么?又是如何形成的?我们心中不满疑窦满腹。
雷电是希腊神话体系中第三任神王宙斯的武器,威力惊人。
来自天空的神光利剑
暴风骤雨中,电闪雷鸣的场景着实让人心生恐慌,但实际上,地球上每天会发生约1800场雷雨,每秒要产生600次闪电过程,所以闪电并不是稀缺的风景。但闪电究竟是个什么东西?自古以来,人们就试图找寻合适的解释。西汉《淮南子》一书中对闪电有一条“经典”描述:“阴阳相薄为雷,激扬为电”;东汉学者王充在 《论衡》中也提到:“雷者,太阳之激气也。”虽然古人并不知道电荷、放电的概念,但他们对闪电的感性认识相当准确。
古人虽然没有电荷、放电等物理学概念,但是认为闪电是“阴阳相薄为雷,激扬为电”,相当准确。
直到西方物理学引入了电荷的概念,闪电也就被定义为“云层与云层之间、云层与地面之间或者云体内各区域之间的强烈放电现象”且多发生在积雨云中,通俗点讲就是积雨云来临时,一片云中的正电荷与另一片云中的负电荷相互吸引,就会产出云层间放电。
闪电的形成过程示意图
通常在3公里厚的积雨云上,伴随着强对流活动,电荷产生,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。于是正电荷在奔向树木、山丘、高大建筑物的顶端甚至人体之上之后,此时带有负电荷的云层相遇,最后正负电荷得以克服空气的阻障而连接上。于是,巨大的电流沿着一条传导气道从云层直向插地面,随后明亮夺目的闪电出现,伴随着轰隆声...。
在强对流活动活跃的积雨云上,底层为阴电,顶层为阳电,地面为阳电荷,正负电荷彼此吸引。
世界上没有两片完全相同的闪电
每一道闪电都是一个视觉奇观,我们永远不知道它们将袭击何处,又是以怎样的形状。不过,按照闪电发生的位置,大概可将其分为云层与地面放电、云层间放电以及云层内放电几大类别。一年中,地球上总共发生的闪电大约有10.4亿次,其中约75%是云层间放电与云层内放电,25%为云层与地面放电。虽然云地放电比例较低,但由于放电的具体形式不尽相同,闪电的形态也就呈现出多样的类别。
闪电击穿巨大的胞风暴
闪电最常见的是线状闪电、树枝状闪电和片状闪电,相对少见的如带状闪电、链状闪电、珠状闪电、火箭闪电、球状闪电等。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。云层与地面间的放电过程中,瞬间电流强度甚至能达到几万安培,尽管其持续时间通常只有几十微秒,但破坏力惊人。
这得益于闪电极高的温度,大概在17000℃至28000℃不等,相当于太阳表面温度的3~5倍。闪电的极度高热使沿途空气剧烈膨胀,并随着空气迅速移动,形成波浪并发出声音,这便是俗称的“打雷”。不过闪电与打雷是在云层放电时同时产生,我们之所以先看到闪电后听到雷声,主要是因为光的速度远远高于声音在空气中的传播的速度。
我国东部季风区夏季对流旺盛,极易出现雷暴天气。
在我国,广大的东部地区由于深受季风影响,特别是雨热同期的夏季,对流活动旺盛,极易出现雷暴天气。此时在空旷的环境下,云地间闪电往往击落在树木或者高大的建筑物上,所以当雷暴来临时,千万不要站在空地中间,尤其是潮湿的空地,同时也不要站在山顶或接近导电性高的树木下,因为人体是导体,当成为附近最高的东西时,人体就成了一个名副其实的“避雷针”。
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