云层
雷电的形成离不开云,云越厚,雷电的概率越大。
正如我们所知,云是由许多微小的冰晶和水滴组成的。这些物质含有大量带电粒子,可以在云中自由移动。此时带电粒子分布均匀,所以形成的云不带电。
云中的冰晶和微小水滴会受到地球引力的作用而下落,但由于冰晶和水滴的质量很小,空气阻力大,所以冰晶和水滴的下落速度很慢。
此外,在下落的过程中,由于与空气的摩擦,冰晶或水滴会蒸发,水分子会重新形成上浮。
换句话说,云不是静止的,而是始终保持动态平衡。
云中有大量的冰晶和水滴,在下落的过程中不可避免地会发生摩擦。我们知道摩擦会导致自由电子聚集。在这个过程中,带负电的电子会分布在云层下面,所以云层下面的物质带负电,而云层上面的物质带正电,导致云层中正负电荷的分离。这时,云层形成带电体。
云层与大地
如果云是带电体,那么地球就是导体,导体中有大量的自由电子,但导体由于分布均匀,不带电。
当带电体靠近导体时,导体中的自由电子就会受外部的影响使同性电荷互相排斥,异性电荷互相吸引,导致导体中正负电荷分离,形成带电体。电子集中的一段会带负电,另一端因为缺少电子而带正电(电子带负电)。这是静电感应现象.
由于云层下的负电荷,地球表面会带很多正电荷。但是地球不是平的,会有高楼,会有树之类的凸起物。这些高楼与地球相连,是地球的一部分。
在正电荷集中的过程中,会集中在尖端的物体上,比如树顶就带了很多正电荷。此时,容易出现尖端放电现象。对了,这也是雷雨天气不要躲在大树下或打伞的原因,因为此时大地中的正电荷会集中在你周围的大树上。
当尖端放电的能量过大时,会冲破空气,产生放电反应。如果放电的能量足够大,可能会出现音爆,这就是雷的形成。
云除了和地球一起放电,还会和其他云一起放电。原理和地球一样,因为同性电荷相斥,异性电荷相吸,导致其他云从导体变成带电体,冲破空气释放能量。云与云之间的放电称为云间放电。
6fca4c68b4e93abe0388ab14?from=pc" alt="闪电和雷是怎么形成的?闪电释放的能量有多大?">还有一种情况是云内放电,如果一朵云体积足够大,那么上层的正电物质就会跑到云层下方,与云层下方的负电荷发生交流,形成云内放电。
当云层在释放电的过程中就会击穿空气,由于击穿空气时与空气发生了摩擦,所以会出现轰隆隆的响声,在我们看来就是闪电与雷鸣。
雷电的危害
雷电虽然是自然现象,但每年都会给各地带来危害,其中最主要的危害在于引发森林大火。之所以会引发大火,其实是因为雷电的能量非常大,在尖端放电的一瞬间温度会达到摄氏1万7000度到2万8千度之间,相当于太阳表面温度的3-5倍。
如果雷电击中的地方恰好有许多易燃物,将会引发大火,森林野火就是这样来的,多说一句,目前森林大火超过99%都是来自于人类。
雷电虽然危害较大,但如果雷电距离你较远,那么相对而言你是安全的。那怎么判断雷电与你的距离呢?其实非常简单,当你看到闪电的时候在心里默数5秒,如果5秒内没有雷声,那么你就是安全的。这个原理很简单,就是通过光速与声速来判断雷电与你的距离。
总结
雷电的形成过程是云层的正负电荷分离,导致云层形成带电体,当带电体靠近导体时,也会吸引导体的正负电荷分离。
由于同种电荷相互排斥,异性电荷相互靠近,所以两个物体之间的正负电荷之间会相互吸引,并最终击穿空气形成闪电。
闪电携带的能量很高,在野外环境下,最好不要站在空旷的原野或者躲在大树底下,以免充当“避雷针”。
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