正文 271 閃電學 1 文 / 月之輪迴

    「想不到物理學這麼多學科啊，這輩子也學不完啊，哈哈哈。」king警官聽著貝斯特的講座感歎道。

    「哎，還好我是學藝術的，要是學理科估計會死的很慘啊。」惡魔雕塑家奧修自愧不如的說道。

    「哎，連我也學不完全呢，物理確實是基礎也是很實用的。」貝斯特說道。

    「那麼我們就去這24個人當中找出那個閃電之王出來吧。」king警官說道。

    「在此之前，我再說下閃電的特性，這並不是屬於物理的，是自然科學呢。」貝斯特說道。

    閃電是雲與雲之間、雲與地之間或者雲體內各部位之間的強烈放電現象（一般發生在積雨雲中）。

    積雨雲通常產生電荷，底層為陰電，頂層為陽電，而且還在地面產生陽電荷，如影隨形地跟著雲移動。正電荷和負電荷彼此相吸，但空氣卻不是良好的傳導體。正電荷奔向樹木、山丘、高大建築物的頂端甚至人體之上，企圖和帶有負電的雲層相遇；負電荷枝狀的觸角則向下伸展，越向下伸越接近地面。最後正負電荷終於克服空氣的阻障而連接上。巨大的電流沿著一條傳導氣道從地面直向雲湧去，產生出一道明亮奪目的閃光。一道閃電的長度可能只有數百米(最短的為100米)，但最長可達數千米。閃電的溫度，從攝氏一萬七千度至二萬八千度不等，也就是等於太陽表面溫度的3~5倍。閃電的極度高熱使沿途空氣劇烈膨脹。空氣移動迅速，因此形成波浪並發出聲音。閃電距離近，聽到的就是尖銳的爆裂聲；如果距離遠，聽到的則是隆隆聲。你在看見閃電之後可以開動秒錶，聽到雷聲後即把它按停。然後用所得的秒數乘以0.3(聲速約340m/s)，即可大致知道閃電離你有幾千米。

    產生過程

    如果我們在兩根電極之間加很高的電壓，並把它們慢慢地靠近。當兩根電極靠近到一定的距離時。在它們之間就會出現電火花，這就是所謂「弧光放電」現象。

    雷雨雲所產生的閃電。與上面所說的弧光放電非常相似，只不過閃電是轉瞬即逝，而電極之間的火花卻可以長時間存在。因為在兩根電極之間的高電壓可以人為地維持很久，而雷雨雲中的電荷經放電後很難馬上補充。當聚集的電荷達到一定的數量時，在雲內不同部位之間或者雲與地面之間就形成了很強的電場。電場強度平均可以達到幾千伏特/厘米，局部區域可以高達1萬伏特/厘米。這麼強的電場，足以把雲內外的大氣層擊穿，於是在雲與地面之間或者在雲的不同部位之間以及不同雲塊之間激發出耀眼的閃光。這就是人們常說的閃電。

    肉眼看到的一次閃電。其過程是很複雜的。當雷雨雲移到某處時，雲的中下部是強大負電荷中心，雲底相對的下墊面變成正電荷中心，在雲底與地面間形成強大電場。在電荷越積越多，電場越來越強的情況下，雲底首先出現大氣被強烈電離的一段氣柱，稱梯級先導。這種電離氣柱逐級向地面延伸，每級梯級先導是直徑約5米、長50米、電流約100安培的暗淡光柱，它以平均約150000米/秒的高速度一級一級地伸向地面，在離地面5—50米左右時。地面便突然向上回擊，回擊的通道是從地面到雲底，沿著上述梯級先導開闢出的電離通道。回擊以5萬公里/秒的更高速度從地面馳向雲底。發出光亮無比的光柱，歷時40微秒，通過電流超過1萬安培，這即第一次閃擊。相隔百分之幾秒之後，從雲中一根暗淡光柱，攜帶巨大電流，沿第一次閃擊的路徑飛馳向地面，稱直竄先導，當它離地面5—50米左右時。地面再向上回擊，再形成光亮無比光柱。這即第二次閃擊。接著又類似第二次那樣產生第三、四次閃擊。通常由3—4次閃擊構成一次閃電過程。一次閃電過程歷時約0.25秒，在此短時間內。窄狹的閃電通道上要釋放巨大的電能，因而形成強烈的爆炸，產生衝擊波，然後形成聲波向四周傳開，這就是雷聲或說「打雷」。

    雷電發生的必要條件：

    1.空氣要很潮濕

    2.雲一定要很大塊的，比較黑的雲；一般是積雨雲

    3.天氣乾燥的地區一般不容易出現雷電。

    化學反應

    1.閃電時，可以使大氣空中的氧氣化學合鍵發生改變，生成極少量的臭氧。

    2.可以讓氧氣和氮氣化合生成一氧化氮,這是天然固氮的一種重要形式。

    3.3h2+n2=2nh3

    閃電的溫度，從攝氏一萬七千度至二萬八千度不等，也就是等於太陽表面溫度的3—5倍。閃電的極度高熱使沿途空氣劇烈膨脹。空氣移動迅速，因此形成波浪並發出聲音。

    結構分析

    被人們研究得比較詳細的是線狀閃電，我們就以它為例來講述閃電的結構。閃電是大氣中脈衝式的放電現象。一次閃電由多次放電脈衝組成，這些脈衝之間的間歇時間都很短，只有百分之幾秒。脈衝一個接著一個，後面的脈衝就沿著第一個脈衝的通道行進。現在已經研究清楚，每一個放電脈衝都由一個「先導」和一個『回擊」構成。第一個放電脈衝在爆發之前，有一個準備階段—「階梯先導」放電過程：在強電場的推動下，雲中的自由電荷很快地向地面移動。在運動過程中，電子與空氣分子發生碰撞，致使空氣輕度電離並發出微光。第一次放電脈衝的先導是逐級向下傳播的，像一條發光的舌頭。

    開頭，這光舌只有十幾米長，經過千分之幾秒甚至更短的時間，光舌便消失；然後就在這同一條通道上，又出現一條較長的光舌(約30米長)，轉瞬之間它又消失；接著再出現更長的光舌……光舌採取「蠶食」方式步步向地面逼近。經過多次放電—消失的過程之後，光舌終於到達地面。因為這第一個放電脈衝的先導是一個階梯一個階梯地從雲中向地面傳播的，所以叫做「階梯先導」。在光舌行進的通道上，空氣已被強烈地電離，它

    的導電能力大為增加。空氣連續電離的過程只發生在一條很狹窄的通道中，所以電流強度很大。(未完待續)