雷电|揭开雷电神秘面纱
北京联盟_本文原题：揭开雷电神秘面纱
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雷电一词最初源于神话 ， 充满了神秘色彩 。 希腊人认为雷电是众神之神宙斯的武器 ， 用于维持着天地间的秩序；中国人认为雷电由雷公电母掌控 ， 主要作用是在下雨是助威 ， 也可以惩恶扬善；非洲土著人认为一种神秘鸟类的羽毛在闪光 ， 它的翅膀拍动产生了闪电打雷的声音 。 当然 ， 人类对雷电的认知不仅仅是停留在神话猜想层面 。 长期以来 ， 人类用科学的方法研究雷电 ， 经过不断探索 ， 目前揭开了雷电的神秘面纱 。
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雷电的特点
本质上雷电是一种气体导电现象 ， 具有正负极性 ， 往往单个雷电发生后诱导多个雷电发生 ， 形成壮观的自然景象 。
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科学家经过300多年的探测研究 ， 总结出雷电的特点：
能量高、时间短 。 单个雷电的能量可达百万焦耳 ， 打个比方吧 ， 也就是你眨眼瞬间引燃24kg烈性炸药TNT……更形象点 ， 一个手榴弹也就0.17kg的TNT ， 而单个雷电的平均能量相当于141个手榴弹 。
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发生频繁 。 根据卫星监测数据 ， 全球每秒钟约发生上百次雷电 。
高电压、大电流 。 雷电具有多物理效应 ， 主要以电磁场形式表现 ， 在放电瞬间 ， 电压可达到几亿伏特 ， 峰值电流高达数数几十万安培 ， 整个过程产生很强的电磁干扰 。
电荷来自哪儿
在物理学中 ， 自然界的电荷只有正负极性两种 ， 在一个与外界没有电荷交换的系统中 ， 正负电荷的代数和在任何物理过程中始终保持不变 ， 也就是正负电荷相等 。 比如 ， 整个宇宙我们可以看为一个系统 ， 遵循电荷守恒；地球大气圈以内的整个部分 ， 也就是大气层、陆地、海洋可以看做一个系统 ， 整个系统内部电荷守恒 。
正常情况下 ， 大气圈最外面的大气层可以认为是正极 ， 大地和海洋是负极 ， 为了便于理解 ， 可以把地球大气圈简化为如下物理电路模型 ， 电荷就在正极和负极之间运动 。 地球表面的电荷向大气层移动的实现 ， 主要通过地壳放射带电离子、火山爆发、宇宙射线电离、可以漂浮的带电粒子（沉土、云雾、气溶胶等）几种方式；大气层向地球表面电荷的移动则主要通过雷电、降雨、沉降带电微粒等 。
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因此 ， 雷电的电荷的来源于大气圈以内物质的电离和带电微粒 ， 极性有正、负之分 。
雷电发生过程
首先是大气圈内部的电离和漂浮的带电粒子 ， 正负电荷之间相互吸引、聚集 ， 形成上中下电荷极性不同的雷云 。
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雷云结构图
雷云不是普通的云 ， 它更厚 ， 垂直方向可超过10km ， 具有很大的含水量 ， 可以产生降雨、降雪、冰雹 。
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罕见的大冰雹
当雷云电荷积累到一定程度 ， 大概局部电场强度104V/cm ， 雷云内部会发生击穿 ， 数量多的极性电荷中和掉数量少的电荷 ， 使雷云成为单一的正或负极性 ， 能够与其它雷云之间发生放电 ， 从而可以电离空气 。
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