天地奇觀──閃電

 

　　狂風(fēng)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(duì)人類生產(chǎn)和生活的影響，很早就引起了人們的注意。雷電常常引起災(zāi)害，如森林大火，擊斃人畜，毀壞建筑物等。那么閃電是怎樣產(chǎn)生的？閃電的類型有哪些？涉及閃電的物理知識(shí)又有哪些？本文特作一些介紹，奉獻(xiàn)給讀者。

 

　　一、閃電的產(chǎn)生

 

　　暴風(fēng)云通常能產(chǎn)生電荷，底層為負(fù)電荷，頂層為正電荷，而且還在地面上感應(yīng)產(chǎn)生正電荷，使其如影隨形地跟著云移動(dòng)。正電荷和負(fù)電荷彼此相互吸引，但空氣卻不是良好的導(dǎo)體。地面上的正電荷奔向樹(shù)木、山丘、高大建筑物的頂端甚至人體之上，企圖和帶有負(fù)電荷的云層相遇；而云層上的負(fù)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(fù)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(dǎo)氣道從地面直向云涌去，產(chǎn)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(kāi)叉的普通閃電稱為枝狀閃電。枝狀閃電的通道如被風(fēng)吹向兩邊，以致看來(lái)有幾條平行的閃電時(shí)，則稱為帶狀閃電。閃電的兩枝如果看來(lái)同時(shí)到達(dá)地面，則稱為叉狀閃電。閃電在云中正負(fù)電荷之間閃爍，而使全地區(qū)的天空一片光亮?xí)r，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(jiàn)，而又會(huì)造成一定危害的奇異閃電！顧名思義，球狀閃電就是一個(gè)呈圓球形的閃電球！這種現(xiàn)象早于1838年便有文獻(xiàn)記載，科學(xué)家已研究逾160年，但是對(duì)此現(xiàn)象仍未有合理的解釋。球狀閃電通常都在雷暴之下發(fā)生，它十分光亮，略呈圓球形，直徑大約是20～50cm.通常它只會(huì)維持?jǐn)?shù)秒，更神奇的是它可以在空氣中獨(dú)立而緩慢地移動(dòng)。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(jiàn)過(guò)球狀閃電或拍到它的照片，一定要把所有數(shù)據(jù)記錄下來(lái)呀！那將會(huì)是十分寶貴的研究資料。

 

　　除上述的閃電外，還有超級(jí)閃電，超級(jí)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(chǎn)生的電力約為10億瓦特，而超級(jí)閃電產(chǎn)生的電力則至少有1000億瓦特，甚至可能達(dá)到萬(wàn)億至100000億瓦特。

 

　　三、涉及閃電的物理知識(shí)

 

　　1.為什么打雷時(shí)總是先看到閃電，后聽(tīng)到雷聲？

 

　　這是因?yàn)楣獾膫鞑ニ俣纫�比聲音的傳播速度快得多。光在空氣里的傳播速度差不多�?×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(wàn)分之一。光從閃電發(fā)生處傳到地面的時(shí)間，一般不過(guò)幾十萬(wàn)分之一秒，可是聲音通過(guò)同樣的距離就需要較長(zhǎng)時(shí)間。所以打雷時(shí)總是先看到閃電，后聽(tīng)到雷聲。當(dāng)然根據(jù)這個(gè)道理，我們還可以利用從看見(jiàn)閃電到聽(tīng)到雷聲相隔的時(shí)間，算出閃電距離我們大概多遠(yuǎn)。

 

　　2.閃電為什么能劈開(kāi)樹(shù)木？

 

　　閃電內(nèi)部的溫度可高達(dá)3×104℃。閃電劈中樹(shù)木時(shí)，因?yàn)闃?shù)木中含有水分，強(qiáng)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(qiáng)大爆發(fā)力就能把樹(shù)木劈開(kāi)。

 

　　3.雷雨后為什么空氣格外新鮮？

 

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

 

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

 

　　這是因?yàn)樘炜绽锏拈W電，一般都是很長(zhǎng)的，有的線形閃電長(zhǎng)達(dá)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(shí)間就有先有后了。另外一方面，一次閃電往往包含數(shù)個(gè)回?fù)�，那么�?dāng)?shù)谝淮位負(fù)魰r(shí)的雷聲還沒(méi)有斷絕，又傳來(lái)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(dāng)雷聲遇到地面，建筑物，高山或天空的云層時(shí)，都會(huì)發(fā)生反射，產(chǎn)生回聲。這些回聲傳到我們耳朵里的時(shí)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(fā)生感應(yīng)，并使地面產(chǎn)生與云底的電性不同的電荷。這稱為感應(yīng)電荷。這種感應(yīng)電荷在小范圍的地面上是同一性質(zhì)的，例如都是正電，或者都是負(fù)電。同一種性質(zhì)的電荷是互相排斥的。排斥的結(jié)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(lái)得�。ㄒ�?yàn)殡娢幌嗟�，使得電荷密度與半徑成反比），所以，電荷就必定會(huì)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(lái)，在彎曲得厲害的地面上，感應(yīng)電荷就要多一些，密一些了。高聳的物體，它本身也會(huì)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(dāng)?shù)孛媸艿嚼子暝频母袘?yīng)而產(chǎn)生感應(yīng)電荷時(shí)，在高聳的物體上，就會(huì)集中了較多的電荷。由于高聳的物體所帶的感應(yīng)電荷比地面多，對(duì)閃電的吸引能力大，所以能很容易地將閃電拉過(guò)來(lái)。

 

　　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(gè)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(lái)，將自己作為閃電的通道，使閃電通過(guò)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(guò)避雷針，就不會(huì)損壞建筑物了。

 

　　7.為什么說(shuō)雷雨發(fā)莊稼？

 

　　下雷雨往往會(huì)促進(jìn)農(nóng)作物的生長(zhǎng)，這主要是因?yàn)橄吕子陼r(shí)，產(chǎn)生的閃電能使空氣中的氧氣和氮?dú)饣�合成一氧化氮，而一氧化氮又能與氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，產(chǎn)生的二氧化氮溶于雨水形成硝酸，并隨雨水進(jìn)入土壤，形成容易被農(nóng)作物吸收的硝酸鹽，達(dá)到給農(nóng)作物補(bǔ)氮的效果。根據(jù)計(jì)算，每打一次雷，大約總有一噸到兩噸的氮化合物會(huì)隨著雨滴落到地面。這當(dāng)然會(huì)有效地增加土壤的肥沃度。這樣的量，幾乎相等于一個(gè)小型化工廠一天的產(chǎn)量。

 

　　8.閃電可以為人們服務(wù)嗎？

 

　　許多年來(lái)，由于閃電對(duì)人畜和建筑物的危害，人們總是千方百計(jì)力求避免和閃電接觸。其實(shí)閃電對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類的日常生活關(guān)系可大著呢！隨著科學(xué)的發(fā)展，今天，利用閃電為人類服務(wù)的問(wèn)題，已經(jīng)被重視和研究。也許，再過(guò)不了多少年，我們也將如同廣泛使用避雷針一樣，可以設(shè)法用某種特殊設(shè)備，把天空的閃電，盡可能多的導(dǎo)引到地面上來(lái)應(yīng)用呢！閃電在發(fā)出閃光的瞬間，它的電能竟然比世界上最大的美國(guó)核子水力發(fā)電廠還要大上一百倍左右。如果利用這個(gè)電能來(lái)起重的話，足夠把六七萬(wàn)千克的貨物，舉起一兩米那么高。下雷雨能促進(jìn)農(nóng)作物的生長(zhǎng)剛才已經(jīng)介紹過(guò)了。除了這些外，由于閃電使天空中有臭氧產(chǎn)生，而這種氣體具有大量吸收紫外線的功能，使人們不致因?yàn)殛?yáng)光中過(guò)量的紫外線的照射而影響健康。

 

　　9.如何預(yù)防雷擊？

 

　　不要站在大樹(shù)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(jī)、水管或須接上插頭的電器；遠(yuǎn)離門、窗、暖氣爐和爐灶、煙囪；屋內(nèi)最安全的地方，則是樓下最大一個(gè)房間的中央。假如有人不幸被雷電擊傷的話，若被別人說(shuō)是“魔鬼纏身”“前世沒(méi)有修好行”你還相信嗎？我想你當(dāng)然不會(huì)再相信的了：因?yàn)槔纂娛且环N自然現(xiàn)象，我們可要相信科學(xué)、破除迷信哦！

 

　　就在你閱讀這篇文章的時(shí)候，世界各地大約正有1800個(gè)雷電交作在進(jìn)行中。它們每秒鐘約發(fā)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(jiàn)閃電時(shí)，它已經(jīng)打不中你了。