闪电形成原因-日历屋

闪电形成原因

闪电是因为天空中的大量正负电荷聚集在一起引发强烈放电才形成的。在炎热的夏天，我们经常会看到天空中突然飘来一块乌云，紧接着来了几道尖锐的闪电，然后天雷滚滚，就下了暴雨。这是夏季正常的天气现象，蕴含着丰富的物理原理。

肉眼看到的一次闪电，其过程是很复杂的。当雷雨云移到某处时，云的中下部是强大负电荷中心，云底相对的下垫面变成正电荷中心，在云底与地面间形成强大电场。在电荷越积越多，电场越来越强的情况下，云底首先出现大气被强烈电离的一段气柱，称梯级先导。这种电离气柱逐级向地面延伸，每级梯级先导是直径约5米、长50米、电流约100安培的暗淡光柱，它以平均约150000米/秒的高速度一级一级地伸向地面，在离地面5─50米左右时，地面便突然向上回击，回击的通道是从地面到云底，沿着上述梯级先导开辟出的电离通道回击以5万公里/秒的更高速度从地面驰向云底，发出光亮无比的光柱，历时40微秒，通过电流超过1万安培，这即第一次闪击。

相隔几秒之后，从云中一根暗淡光柱，携带巨大电流，沿第一次闪击的路径飞驰向地面，称直窜先导，当它离地面5─50米左右时，地面再向上回击，再形成光亮无比光柱，这即第二次闪击。接着又类似第二次那样产生第三、四次闪击。通常由3─4次闪击构成一次闪电过程。一次闪电过程历时约0.25秒，在此短时间内，窄狭的闪电通道上要释放巨大的电能，因而形成强烈的爆炸，产生冲击波，然后形成声波向四周传开，这就是雷声或说“打雷”。

闪电的威力到底有多大呢？

一道闪电的电压一般在100万-1亿伏特不等，瞬间电流最高能达到20000安培，产生的温度能达到2万摄氏度以上。这些数据看上去很大，但是我们要知道，闪电持续的时间一般都很短，只有0.01秒左右，甚至更短。因此，一道闪电所蕴含的能量并不是很多，一般只有几十上百度电，规模大一点的闪电也就大几百度电，按照五毛钱一度换算成电费的话，也就几百块钱。

可能有人会说，我看到的闪电绝对不止百分之一秒，有些甚至可以达到好几秒。很显然事实并非如此，这其实是我们的视觉欺骗。当我们用肉眼观察到闪电时，会出现视觉停留，这个停留让我们的大脑误认为闪电持续的时间很长。

虽然一道闪电持续的时间少，能量并不多，但是积少成多啊，闪电基本上不是单独出现的，一般出现就是连续不断地释放。根据不完全统计，全球每年产生的闪电有几十亿道，基本上平均每秒就有上百道闪电正在击中地球。那么我们是否可以将所有的闪电都收集起来以供人类使用呢？

其实早在2007年的时候，就有科学家基于这个想法做了相关的科研试验。他们设计出了一种能够收集雷电的电容塔装置，但是很遗憾，实验以失败告终。其实以现在人类的科技水平来说，我们虽然能够在实验室小规模制造闪电，但显然我们还无法大规模收集自然的闪电能量。

收集闪电主要有这几个困难，首先是闪电发生的随机性太强了，科学家们根本无法精确预判，天气预报给出的是一片广袤的区域，科学家们根本难以捕捉闪电。虽然目前很多实验室都在研究人工引雷，但是引雷装置的成本实在太高了，大规模铺设用来收集随机的闪电根本划不来。

不仅如此，就算不考虑安装成本，闪电能量收集后的储存也是个大问题。当前世界常用的储能装置一般是电容和化学电，而一道闪电的能量在百分之一秒内就会完全释放，也就是说，科学家们需要在如此短的时间内将能量收集，并将储能设备充满，这对技术的要求实在是太高了。

值得一提的是，虽然人类无法大规模收集使用闪电，但是闪电的作用我们却不能忽视，闪电发生时，放电作为反应条件，空气中会发生一种神奇的化学反应。那就是氧气会被转化为臭氧（3O2=2O3，条件为放电），臭氧形成的臭氧层能够有效阻挡来自太阳的紫外线，保护我们人类的皮肤健康。不仅如此，闪电还能将氧气转化为含氮化物（2NO+O2=2NO2，3NO2+H2O=2HNO3+NO），当闪电过程中的雨水降临到地面时，这些氮氧化合物就会成为土地的肥料。

除此以外，闪电还能消灭大气中90% 以上的细菌和微生物，因此闪电过后，空气就会变得格外纯净，我们就会感觉到空气格外清新。

闪电形成原因

闪电产生原理