书城科普奇妙的天气(探索神秘的大自然)
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第22章 闪耀响亮的雷电

闪电和打雷是大气中的一种放电现象。在人们不知道雷电发生的原因之前,以为天上有“雷公”、“电母”之神,还杜撰了“雷劈孽子”的故事来警告那些忤逆不孝的人。

直到1752年7月的一天,美国科学家富兰克林冒着生命危险,在雷雨中将一只带有铁丝尖端的丝绸风筝放上了天,结果把天雷引到了地面。这次实验揭开了千百年来的雷电之谜:原来,天上的雷电和我们平时看到的两个物体摩擦生电完全是一回事。电荷碰撞产生的雷电那么,雷电到底是怎么形成的呢?雷电一般产生于对流发展旺盛的积雨云中,因此常伴有强烈的阵风和暴雨,有时还伴有冰雹和龙卷风。积雨云顶部一般较高,可达20千米,云的上部常有冰晶。冰晶的凇附、水滴的破碎以及空气对流等过程,使云中产生电荷。云中电荷的分布较复杂,但总体而言,云的上部以正电荷为主,下部以负电荷为主。因此,云的上、下部之间形成一个电位差。当电位差达到一定程度后,就会产生放电,这就是我们常见的闪电现象。闪电的平均电流是3万安培,最大电流可达30万安培。闪电的电压很高,约为1亿~10亿伏特。一个中等强度雷暴的功率可达1万千瓦,相当于一座小型核电站的输出功率。放电过程中,由于闪道中温度骤增,使空气体积急剧膨胀,从而产生冲击波,导致强烈的雷鸣。带有电荷的雷云与地面的突起物接近时,它们之间就发生激烈的放电。在雷电放电地点会出现强烈的闪光和爆炸的轰鸣声,这就是人们见到和听到的闪电雷鸣。

其实,闪电和雷声是同时发出的,但由于闪电是光,它的速度(30万千米/秒)要比是声音的雷的速度(340米/秒)快得多,所以我们平时总是先看到闪电,后听到雷声。

雷电可分为直击雷、电磁脉冲、球型雷、云闪4种。其中直击雷和球型雷都会对人和建筑造成伤害,而电磁脉冲主要影响电子设备,云闪由于是在两块云之间或一块云的两边发生,所以对人类危害最小。直击雷就是在云体上聚集很多电荷,大量电荷要找到一个通道来泄放,有的时候是一个建筑物,有的时候是一个铁塔,有的时候是空旷地方的一个人,所以这些人或物体都变成电荷泄放的一个通道,从而把人或者建筑物给击伤了。直击雷是威力最大的雷电,而球型雷的威力比直击雷小。

雷电可以击毁房屋,引起森林火灾,破坏高压输电线路。雷电更是安全飞行的大敌。如飞机误入雷雨云中,易遭受强烈颠簸,使飞机外壳结冰,甚至遭受直接电击而造成飞行失事。

雷电对人体的伤害,有电流的直接作用和超压或动力作用,以及高温作用。当人遭受雷电击的一瞬间,电流迅速通过人体,重者可导致心跳、呼吸停止,脑组织缺氧而死亡。另外,雷击时产生的是火花,也会造成不同程度的皮肤烧灼伤。雷电击伤,亦可使人体出现树枝状雷击纹,表皮剥脱,皮内出血,也能造成耳鼓膜或内脏破裂等。闪电的受害者有2/3以上是在户外受到袭击,他们每3个人中有2个幸存。在闪电击死的人中,85%是女性,年龄大都在10~35岁。死者以在树下避雷雨的最多。

美国的纽约是雷电灾害最多的地区,在近几年更是明显加强。我国也是一个多自然灾害的国家,跟地理位置有着不可分割的关系。最为严重的是广东省南部地区,东莞、深圳、惠州一带的雷电自然灾害已经达到世界之最,这些地方雷电灾害之重也是因为大气层位置比较偏低所造成的。我国的东莞最为严重,雷电所带来的经济发生损失在夏季5—8月之间。雷电伤人事件在东莞地区每年都会发生,为全世界雷击人事件最频繁、最多的地区,是我国乃至全世界的雷电受灾重区之一。

当然,雷电并不都是坏事。仲夏季节产生雷电的雷雨云往往伴随着降雨,能给农作物提供充分的水分。雷雨将大气中的灰尘、烟雾等污染物冲刷一光,起着净化大气的作用,使雨后的空气变得更加清新。另外,闪电产生的高温,能使空气中氮气和氧气直接化合成二氧化氮,随雨水渗入土壤中变成硝酸盐(它是肥田的上等肥料)。知识点电荷带正负电的基本粒子称为电荷,带正电的粒子叫正电荷(表示符号为“+”),带负电的粒子叫负电荷(表示符号为“﹣”)。电荷也是某些基本粒子(如电子和质子)的属性,它使基本粒子互相吸引或排斥。