雷电是如何产生的

良　功

电闪雷鸣使人心惊肉跳，有时还会严重威胁人的生命财产安全.古代科学水平低下，人们不理解雷电现象，十分敬畏它，比如在我国雷公电母迷信思想就很盛行，西方国家则多数人认为闪电是“上帝之火”，还有少数人认为是“毒气爆炸”.

直到1752年6月的一个雷雨天，美国科学家富兰克林做了著名的“费城实验”，才揭开雷电之谜.他在用绸子做的大风筝上，安装一根尖细的铁丝，用麻绳与这铁丝连接起来，麻绳的末端拴了一把铜钥匙，钥匙塞在莱顿瓶中.他将风筝放上天空，一阵雷电，麻绳上松散的毛毛向四周竖立起来，靠近钥匙的手和钥匙之间产生了火花.说明雷雨云层中的电荷顺着被打湿的麻绳传导下来，收集在莱顿瓶中.他用莱顿瓶中收集的电荷做实验后总结到:“由此得来的电火可以使酒精燃烧，并可用来进行别的有关电的实验，而这些实验平常是靠摩擦小球或小管来做的.这样就完全证明这种电的性质和天空中的闪电是同样的.”富兰克林冒着生命危险，揭开了雷电的千古之谜，原来雷雨云中所带的电与摩擦带电是一样的，闪电就是雷雨云的放电现象.

通常一次闪电可以传递100 C或更多电荷，但闪电持续时间只有几毫秒，所以闪电中电流可达到10⁵ A.这些雷电从何而来?原来雷雨云中的电荷，主要是云中水滴､冰晶和雪子在重力和强烈上升气流共同作用下，不断发生碰撞摩擦而产生的.当冰晶和雪子相碰时，短暂的摩擦作用使雪子表面局部温度上升且比冰晶高，结果使雪子表面带上负电，冰晶带上正电.这就是所谓的温差效应.当冰晶与雪子分开时，正负电荷也分开了.当水滴在雪子表面冻结时，水滴里外温度也不一致，水滴外层温度低，先冻结呈正电性，里面温度高呈负电性.一旦内部水冻结时，体积迅速膨胀，外层冰壳破裂，冰屑带着正电荷飞散出去，留下的冻水滴上仍带着负电荷.这样正负电荷分离后，冰屑较轻，被上升气流带到云层顶部，所以雷雨云一般上面带正电荷.强烈上升气流也会将云中大水滴冲破，形成许多带负电的小水珠和带正电的较大水珠.带正电的大水珠下沉，直至被上升气流支持在云层底部的局部区域.这样一来，带负电的小水珠和雪子逐步扩散到雷雨云下部广大区域，使云层下部大部分区域带负电，上部区域带正电.

通常一次闪电的电流强度约2×10⁴ A，电压约109 V，放电时间约0.001 s，可以求出，一次雷电的电功率为2×10¹³ kW，电流所做的功约为5.6×10³ kW•h，能量是如此巨大!所以雷电的破坏力是惊人的.从雷雨云电荷的形成过程分析中，我们看到是强烈上升气流起主要作用.而大气层对流的根本原因，还是太阳光照射使大气层各处形成温差造成的.因此，雷雨云层积累大量电荷，形成巨大能量，归根到底还是太阳能的一种转化形式，这是我们必须认清的.

责任编辑蔡华杰