云闪和雷鸣的规律产生 云闪现象

雷电产生高达数万伏甚至数十万伏的冲击电压可毁坏发电机、变压器、断路器、绝缘子等电气设备的绝缘烧断电线或劈裂电杆造成大规模停电;绝缘损坏会引起短路导,雷电是伴有闪。。

雷击是由雷雨云产生的一种强烈

据专家分析,雷电是雷雨云中的放电现象。形成雷雨云一般要具有两个条件,充足的水汽和剧烈的对流运动。冬天,由于空气寒冷干燥,加之太阳辐射较弱,空气中不易形成对流,因而很少有雷电。但有时冬季气温偏高,暖湿空气势力较强,当北方偶有较强冷空气南下,暖湿空气被迫抬升,对流加剧,就形成了雷雨云,产生了雷电,并出现雨雪天气,对流特别强盛,还可形成冰雹,这就会产生所谓“冬打雷”的天气现象。进入1月中旬以来,暖湿气流异常强盛,气温明显偏高,14日的最高气温达22.1℃,创历史同期最高,而17日北方较强冷空气南下,两者交汇,天空中不但下起了雪,而且还响起了惊雷。了解了这些原因,“冬打雷”就不奇怪了。
  为什么会出现雪天打雷的现象
  据报道,1970年初春的某天晚上,我国长江中下游地区朔风怒吼,下着少见的鹅毛大雪。突然间,天空中电光闪闪,雷声隆隆,这一罕见的天气现象令人感到奇怪。那么,为什么下雪天还会打雷呢?
  电闪雷鸣,是夏天常见的天气现象,而下雪一般都在冬天,这是两种绝然不同的天气现象。但是,只要某时某地的天气具备了既能下雪又能打雷的条件时,这两种绝然不同的天气现象就能同时出现。
  在冬天,当天空阴云密布,高空云层中的气温在零度以下时,云中的水汽就凝结成雪。雪花从云中落下来时,如果近地面层的空气温度较高,雪花就会融化成为雨滴。相反,如果近地面层的气温较低、雪花不能融化,这时就下雪了。
  雷雨是由于暖湿空气在局部地方出现强烈对流,暖空气急剧上升产生了积雨云的剧烈振动,就会积累了大量的电荷,而产生闪电现象。
  而当时的天气是地面气温为零度左右,具备了下雪的条件。而在高空有暖湿空气猛烈爬升,发生了强烈的对流现象,形成了积雨云,所以就产生了一面下雪,一面打雷的天气现象。
  为什么冬天下雪很少打雷,夏天下雨打雷.
  雷电是雷雨云中的放电现象。形成雷雨云要具备一定的条件,即空气中要有充足的水汽,要有使湿空气上升的动力,空气要能产生剧烈的对流运动。春夏季节,由于受南方暖湿气流影响,空气潮湿,同时太阳辐射强烈,近地面空气不断受热而上升,上层的冷空气下沉,易形成强烈对流,所以多雷雨,甚至降冰雹。
  而冬季由于受大陆冷气团控制,空气寒冷而干燥,加之太阳辐射弱,空气不易形成剧烈对流,因而很少发生雷阵雨。但有时冬季天气偏暖,暖湿空气势力较强,当北方偶有较强冷空气南下,暖湿空气被迫抬升,对流加剧,就会形成雷阵雨,出现所谓“雷打冬”的现象。气象专家还说,雷暴的产生不是取决于温度本身,而是取决于温度的上下分布。也就是说,冬天虽然气温不高,但如果上下温差达到一定值时,也能形成强对流,产生雷暴。冬打雷在中国很少见,但在加拿大多伦多的冬天就经常出现
  空气极不稳定的时候,容易发生强烈的向上对流运动,而形成高耸的积雨云,云中充满上上下下奔窜的水汽,就会产生静电,云的上端会产生正电荷,云的下端会产生负电荷,地面又是正电荷,那么,正、负电荷之间有空气作为绝缘体,若正、负电荷间的电压差,大到可以冲破绝缘体的空气,使空气在瞬间膨胀爆炸、发热发光,发光就是闪电,膨胀爆炸发出巨大声响就是打雷。

云闪和雷鸣的规律产生一样吗

闪电总和雷鸣形影不离,因为闪电导致了雷鸣。在我们地球上,大约每秒钟就要发生 100 多次闪电。
早在1752年,美国科学家富兰克林就用他著名的风筝实验,证明了闪电是大气中的放电现象。但迄今为止,科学家们还没能够完全搞清楚云为什么带上电,又是怎样形成闪电的。我们仅仅获得了有关闪电的部分答案。人们尚未弄清楚雷雨云是怎样积聚起了如此大量的电荷,但科学家确确实实地知道这些电荷的存在。载有探测仪器的气球升人云层中,探测到云的顶部带有正电,中下部带有负电。大多数科学家认为,电的这种分布是云里面的冰屑和水滴相互作用的结果。冰屑冻结带有负电荷,它上面附着的水就带上正电荷,雷雨云中强烈上升的气流将带着正电荷的水滴带到云层顶部,就形成了雷雨云之中电荷上正下负的分布。
当云内积聚大量电荷时,电场就变得足够强,使本来绝缘性能很好的空气一下子变成电的良导体,电子就从云层中带负电的部分流向带正电的部分,迅速发生火花放电,这时便可以看到一次闪电。闪电可分为云内放电、云际放电和云地放电三种,前两种统称为云闪,第三种称为地闪。由于地闪和人类活动关系最为密切,人们研究得最多的也是地闪。
地闪是发生在云层底部和大地之间的强烈火花放电。当雷雨云靠近地面时,在大地上感应出和云所带电荷异号的正电荷来,产生强大的电场。前面说过,当电场足够强时,它将击穿空气,产生一条电离通道,使之变成电的良导体。云层下部的负电荷就沿电离通道前进,因为它总是在空中寻找电阻最小的路径建立通道,所以,负电荷在行进的过程中就有可能改变方向,这便是看到的闪电常常曲曲折折的原因。当前进到距地面10米左右时,地面上所感应的正电荷被吸引,沿前面所建立的电离通道流向云端,伴随十分明亮的发光,即我们眼睛所看见的闪电。云层中的负电荷和地面上的正电荷这样来回一次,产生放电,称为一次闪击。而我们看到的闪电虽然持续不到1秒钟,却包含了数次闪击,有的多达10次以上。闪电的电流可高达10万安培,当闪电通道内的空气温度上升到20000 ,使得空气迅速膨胀,产生巨大压强,压强的传播形成了我们听到的雷声。声音的传播速度大致为300多米/秒,而光的传播速度要快100万倍,因此,根据从看到闪电到听到雷声的时间间隔,可以很容易地估算出闪电离我们的距离。
地闪常发生在地面上突出的物体处,因而雷雨天气不要到大树下避雨,因为在空旷的野外,大树最易被闪电击中,而呆在屋内或低洼处是比较安全的。也不要在水池中游泳或接近池塘,因为水是电的良导体,一旦被闪电击中,后果不堪设想。

雷鸣与闪电是怎样产生的

产生雷电的条件是雷雨云中有积累并形成极性。科学家们对雷雨云的带电机制及电荷有规律分布,进行了大量的观测和试验,积累了许多资料,并提出各种各样的解释,有些论点至今还有争论。
  1. 对流云初始阶段的“离子流”假说。
  大气中存在这大量的正离子和负离子,在云中的雨滴上,电荷分布是不均匀的,最外边的分子带负电,里层的带正电,内层比外层的电势差约高0.25V。为了平衡这个电势差,水滴就必须优先吸收大气中的负离子,这就使水滴逐渐带上了负电荷。当对流发展开始时,较轻的正离子逐渐的被上升的气流带到云的上部;而带负电的云滴因为比较重,就留在了下部,造成了正负电荷的分离。
  2. 冷云的电荷积累
  当对流发展到一定阶段,云体伸入0℃层以上的高度后,云中就有了过冷水滴、霰粒和冰晶等。这种由不同相态的水汽凝结物组成且温度低于0℃的云,叫冷云。冷云的电荷形成和积累过程有如下几种:
  ① 过冷水滴在霰粒上撞冻起电
  在云层重有许多水滴在温度低于0℃时也不会冻结,这种水滴叫过冷水滴。过冷水滴是不稳定的,只要它们被轻轻地震动一下,就马上冻结称冰粒。当过冷水滴与霰粒碰撞时,会立即冻结,这叫撞冻。当发生撞冻时,过冷水滴外部立即冻成冰壳,但它的内部仍暂时保持着液态,并且由于外部冻结放的潜热传到内部,其内部液态过冷水的温度比外面的冰壳高。温度的差异使得冻结的过冷水滴外部带上正电,内部带上负电。当内部也发生冻结时,云滴就膨胀分裂,外表皮破裂成许多带正电的冰屑,随气流飞到云层上部,带负电的冻滴核心部分则附在较重的霰粒上,使霰粒带负电并留在云层的中下部。
  ② 冰晶与霰粒的摩擦碰撞起电
  霰粒是由冻结水滴组成的,成白色或乳白色,结构比较松脆。由于经常有冷水滴与它撞冻并释放潜热,它的温度一般比冰晶高。在冰晶中含有一定量的自由离子(OH-和H+),离子数随温度升高而增多。由于霰粒与冰晶接触部分存在着温度差,高温端的自由离子必然要多于低温端,因而离子必然从高温端向低温端迁移。离子迁移时,带正电的氢离子速度较快,而带负电的较重的氢氧根离子则较慢。因此,在一定时间内就出现了冷端氢离子过剩的现象,造成了高温端为负,低温端为正的电极化。当冰晶与霰粒接触后,又分离时,温度较高的霰粒就带上了负电,而温度较低的冰晶就带上了正电。在重力和上升气流的作用下,较轻的带正电的冰晶集中到云的上部,较重的带负电的霰粒则停留在云层的下部,因而造成了冷云的上部带正电而下部带负电。
  ③ 水滴因含有稀薄盐分而起电
  出了上述冷云的两种起电机制外,还有人提出了由于大气中水滴含有稀薄盐分而产生起电机制。当云滴冻结时,冰的晶格中可以容纳负的氯离子,却排斥正的钠离子。因此,水滴冻结的部分带负电,而未冻结的部分带正电(水滴冻结时是从里向外进行的)。由于水滴冻结而成的霰粒在下落的过程中,摔掉表面还未来得及冻结的水分,形成许多带正电的小云滴,而冻结的核心部分则带负电。由于重力和气流的分选作用,电正点的小滴被带到云的上部,而带负电的霰粒则停留在云的中、下部。

雷声和闪电是怎样形成的

雷电是伴有闪电和雷鸣的一种雄伟壮观而又有点令人生畏的放电现象。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。积雨云顶部一般较高,可达20公里,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1亿至10亿伏特。一个中等强度雷暴的功率可达一千万瓦,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。暴风云通常产生电荷,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。阳电荷和阴电荷彼此相吸,但空气却不是良好的传导体。阳电奔向树木、山丘、高大建筑物的顶端甚至人体之上,企图和带有阴电的云层相遇;阴电荷枝状的触角则向下伸展,越向下伸越接近地面。最后阴阳电荷终于克服空气的阻障而连接上。巨大的电流沿着一条传导气道从地面直向云涌去,产生出一道明亮夺目的闪光。一道闪电的长度可能只有数百千米,但最长可达数千米。  闪电的温度,从摄氏一万七千度至二万八千度不等,也就是等于太阳表面温度的3~5倍。闪电的极度高热使沿途空气剧烈膨胀。空气移动迅速,因此形成波浪并发出声音。闪电距离近,听到的就是尖锐的爆裂声;如果距离远,听到的则是隆隆声。你在看见闪电之后可以开动秒表,听到雷声后即把它按停,然后以3来除所得的秒数,即可大致知道闪电离你有几千米。

云闪和地闪的频谱峰值

电是发生在雷雨云中的电学现象,并且,也只有雷雨云才可能造成雷电。因此,雷雨云的存在就成了雷电发生的先决条件。在大多数情况下,雷雨云在产生雷电的同时,还伴随着降水,雷雨云在气象学里叫积雨云。只有发展成熟并伸展得很高的积雨云才有雷电现象出现。
在发展成熟的积雨云里,正电荷集中在云的上部,负电荷集中在云的中下部,但在云的底部,还有一个范围不大的带正电荷的区域,这里上升气流有局部的极大值。云中电荷的产生和分布,与雷雨云形成的客观过程以及云中所发生的微物理过程有关。
在雷雨云的不同部位,聚集了两种不同极性的电荷,当聚集的电荷达到一定的数量时,在云内不同部位之间或云与地面之间就形成了很强的电场。这电场的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,这就是闪电。
人们经常看见的闪电形状是线状闪电或枝状闪电,它有耀眼的光线。整个闪电象横向或向下悬挂的枝叉纵横的树枝,又象地图上支流很多的河流。线状闪电多数是云对地的放电,它是对人类危害最大的一种闪电。

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