雷电的力量

今天讲讲雷电的有关知识。雷电对于我们大家而言既熟悉又陌生，说它熟悉因为司空见惯，说它陌生，则是很少有人能够近距离的观察它，古人很早就注意到了这种奇特的自然现象，并率先总结出了它出现的规律，留下了春雷响万物长以及“惊蛰节到闻雷声，震醒蛰伏越冬虫”等谚语。如果要是以年为单位，来写一部关于雷电的小说的话，那第一章无疑就是惊蛰了。2022年3月5日，惊蛰节气，在我国现存最早的记录农时的历书《夏小正》中，就有关于惊蛰的记载，“正月启蛰，言发蛰也”，万物出乎震，震为雷，故曰惊蛰。也就是说春回大地，雪化为雨。已有半月，草木反青。此时一声惊雷，震醒了大地越冬的动物从地下钻出，开始了新一轮的繁衍生息。假如把大地比喻成夜宿的人，那这惊雷也就是叫醒人的闹钟了。按照一般气候规律，惊蛰前后各地天气陆续转暖，雨水增多，相继进入春耕时节，春气萌动，大自然有了新的活力。民间有“二月二龙抬头”古人认为龙王掌管天气，呼风唤雨都是他的神通，雷电也是他的杰作。对力量的崇拜是世界各民族的共通之处，特别是雷电这种视觉效果最强烈的自然力量之一，但是在古代科学不发达，只能通过虚构一个特别的人物，或生物来解释雷电的来源，比如希腊神话中的宙斯，掌握着雷电的力量，北美则是雷鸟，它是雷电和风雨的精灵。中国则是雷公电母。可见雷电都是最值得崇拜的力量了。

那么雷电究竟是如何产生的呢，雷电是地球上最狂暴的力量之一，通常来说，一次普通的闪电电流就可以达到3万安培，最高可达30万安培，其电压更是高达1亿到10亿伏特，一个中等强度的雷暴功率可达1000万瓦，相当于一座小型核电站的输出功率，那么力量如此强大的雷电，是如何形成的呢？风和雨于雷电的产生密切相关，来看科学家们的成功引雷试验，为人类研究雷电流，和规避雷电灾害提供了宝贵的经验。雷电是发生在自然界中的一种非常常见的长距离瞬时放电现象，它伴有电闪雷鸣，是一种非常壮观的也令人生畏的天气现象，雷电它一般是发生于对流发展非常旺盛的积雨云中，也就是我们常说的雷暴云。这种雷暴天气还会产生剧烈的大风以及强降水，甚至有的时候会产生冰雹和龙卷风这些灾害性天气，在雷暴云发展到一定高度后 ，它的云里面会生成过冷水滴，冰晶霰粒多种的水成物粒子，这些粒子之间相互作用会产生电荷的转移，从而在流场和重力的共同作用下产生雷暴云内上下分层正负交替的电荷结构，从而形成雷暴的强电场，在一定的触发条件下，局部的空气产生击穿，就会产生雷电的这种现象。在雷电发展过程中由于它的电离通道迅速地激增，会产生非常强烈的闪光。另外闪电通道的温度也会迅速地增加，从而使得空气的体积迅速地膨胀，形成冲击波，随着衰减就会衰减为声波，这就是我们通常所见到的电闪和雷鸣的现象了。

雷电一般分为直击雷，电磁脉冲，球形雷，云闪四种。其中直击雷和球形雷都能对生物和建筑造成伤害。直击雷又称地闪，就是在云体上聚集很多电荷，大量电荷要找到一个通道来泄放，有的时候是一个建筑物有的时候是一个铁塔，有的时候是空旷的地方的一个人，所以这些人或物体都变成电荷泄放的通道，加上地闪回击现象，就可能对人或建筑物造成伤害。地闪也就是威力最大的雷电。地闪一般是指云对大地的一种放电，当向下的放电通道靠近地面时会在地表产生非常强的电场，从而诱发地表的尖端物体生成一个或多个向上的放电，当下行和上行的放电连接在一起时，由于它们中间会有非常强大的电位差，就会产生剧烈的放电过程，这就是一次回击。然后如果云内的放电通道的电荷重新的发生了聚集就有可能在短时间内产生多次的回击过程。球形闪电通常在雷暴时发生危害同样巨大。电磁脉冲主要影响电子设备，主要是受感应作用所致。雷暴云又是如何产生的呢？科学家对雷暴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，有些观点还有争论。

关于雷暴云是如何带电的，人们做了很多云类起电以及雷电产生条件的研究，提出了很多的起电机制，主要分为两类。一类是离子起电机制，它主要是关于雷暴云内的对流传导，湍流扩散离子扩散等相关的电荷的产生以及输送，但是它不足以产生足够强的电场引发闪电。另外一种是和水成物粒子之间相互作用有关的粒子起电机制。它主要分为非感应起电，感应起电，以及次生冰晶的起电，其中人们认为非感应起电机制是最为重要的一种起电机制，它是小的冰晶与大的软雹之间相互碰撞产生了电荷的分离，在重力和上升气流的作用下电荷分层从而使整个雷暴云带电。

枝状闪电的通道如被风吹向两边，以致看起来有几条平行的闪电时则是带状闪电。闪电的两枝如果看起来同时到达地面则是叉状闪电。

人工引雷是指雷暴天气条件下，通过特定的装置和设施人为的触发闪电使它能够在特定的位置发生从而进行观测的科学实验，人工引发雷电一般我们采用的是向雷暴云发射拖带金属导线的小火箭，利用火箭前端的尖端效应诱发闪电，从而使电流能够沿着金属导线传输到大地进行测量，由于自然闪电，它是高电压大电流并且能够辐射出非常宽频的电磁辐射是很难进行模拟的，而且自然闪电它的发生是随机的很难获得雷电流的直接测量，而人工引发雷电它能够在特点的位置发生，它的时间也是可预知的，所以为我们探索近距离地综合探测闪电的一些特性以及直接测量雷电流提供了很好的手段。除此以外，人工引发雷电它是非常接近于自然闪电的一种模拟源，它除了可以做科学实验还可以用来对一些新型的雷电探测设备进行测试，检验雷电定位系统效果，以及测试评估雷电防护系统的性能。

在任何时间里世界上都有雷电发生，在美国雷电每年大约会造成150人死亡和250人受伤，全世界每年有4000多人惨遭雷击，而在中国广东省的东莞深圳惠州每年因雷电所造成的损失就数以亿计，就个人而言雷电发生时是主要的破坏源，其危害有直接雷击，感应雷击，和由架空线引导的侵入雷，所以在雷雨天气，如何避免接触容易导电的物体就很重要了。雷击易发生的地方是1:缺失避雷设施或设施不合格的高大建筑2：没有良好接地装置的金属屋顶3:潮湿或空旷区域的建筑物树木等4:带有烟气的烟囱，5:建筑物上有无线电而没有避雷器的地方等。

雷电是一种非常危险的自然现象，但事实上它对人类和大自然却有着至关重要的作用，雷电的高温高电压会使空气发生电离，产生氮氧化物，从而随着雨水落到大地形成氮肥，肥沃了土壤。雷电发生之后也会产生一些负氧离子，使得空气比较清新。人们感觉心旷神怡。最重要的是雷电它对一些强对流天气是有一定的指示意义的。利用雷电活动以及天气的一些参量，加入到数值模式中，就可以有效的做一些强对流天气雷暴的预警预报。除了上面提到的，雷电甚至还有可能是地球生命产生的一个关键因素。地球诞生早期曾经历了十多亿年的雷击就是活性磷元素被激发檫亮了生命的火花！

雷电它可能会给毫无准备的人们带来危险，同时也是大自然的守护者，假如我们所居住的地球就是一个巨大的生命体，那么风雨雷电可能真的就是它的守护神。