掀起它的盖头来— —关于雷电不得不说的秘密

文｜张华明 赵亚娜 张哲郡

雷电霹雳动天地：生命起源，天地昭昭

四时有序，万物有时，从某种意义上来讲，雷电可以称得上是“生命的起源”。常言道“轻雷隐隐初惊蛰”，也经常听说“千红万紫安排著，只待新雷第一声”。作为一种自然的物理过程，雷电的历史比地球上的任何生命都更加久远。

著名的米勒实验曾经模拟了早期地球的原始大气，把原始大气放到烧瓶里进行火花放电（模拟雷电）实验，结果得到了20种有机化合物，其中有11种氨基酸。而其中的4种氨基酸——谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸和天门冬氨酸是天然蛋白质中所含有的。

科学家当时便推测，雷电可能在地球生命的起源过程中扮演了非常重要的角色。最近的一些研究更深入地探索了雷击地球表面产生的闪电熔岩，发现其中含有大量的活性磷和有机磷酸盐分子。这类物质实际上对生命的诞生和生命的意义有着不可磨灭的功绩。

雷霆司天令：为地球“充电”，为生命护航

万物不相害，同生共长，惠利和谐。众所周知，地球上空有一层电离层，在我们的头顶上方大约60千米，它是由带正电荷的粒子组成，对于防止太阳和宇宙空间各种有杀害生命作用的射线进入地球起着重要作用。如果没有这个电离层，即使地球上本来已经有的生命，也会被来自太空的各种射线杀死，地球便不可能出现“万物蕃息,五谷兆长”的现象，更不可能拥有现在的大放异彩的繁荣和斑斓绚丽的文明。

另外，电离层像一面反射镜对电波有反射作用，也正是由于这一点，广播通信信号在几千甚至上万千米以外仍能被清晰接收。

然而，研究发现，电离层实际上会源源不断地向地球“漏电”。那么大家可能就会担心，这电会不会遗漏殆尽呢？不难想象，如果得不到补充，电离层的电荷很快便会被放尽。但实际上，雷电和强对流雷暴云会默默地给电离层“充电”，动态地维持着电离层和地球电路的两相平衡。

不惊赤日雷霆吼：制造氮肥，润泽万物

雷震九霄，雨洗碧空，泽利万物。在击穿大气的过程中，雷电使得放电通道达到上万度的高温，可以使氮气、氧气被完全电离，从而形成我们所说的氮氧化物，进一步形成硝酸盐，而硝酸盐恰恰是农作物生长所需的养料。同时，由于雷电产生的氮氧化物会进入全球的氮循环，所以会对全球气候和环境变化起到一定的调节作用。

科学家研究发现，在全球每一秒钟的雷电就能让大气中降下大约2万吨的氮肥，每年雷电产生的氮肥就有4亿吨。所以，“飒飒骤风雨，隆隆隐雷霆。”在雷雨灌溉大地的同时，雷电也在起着固氮施肥的作用。

“雷惊天地龙蛇蛰，雨足郊原草木柔。”雷电还能促进万物生长。在发生雷电时，地面和天空间电场强度可达到每米万伏以上。在这样强大的电位差的影响下，植物的光合作用和呼吸作用得到了增强，因此，雷雨后的1～2天内植物生长和新陈代谢特别旺盛。

百万雷霆声不断：强电辐射，气象万千

“一夕轻雷落万丝，霁光浮瓦碧参差。”除了“有用”以外，雷电还可以称得上是一位“艺术家”。长期以来，一般认为雷电只能发生在地面以上十几千米以内的对流层当中，而对流层以上到50千米的平流层、甚至平流层再往上的中间层大气被认为是没有放电活动的。

实际上，发生在对流层的雷电活动会产生强烈的电磁辐射效应，电磁波会传到并影响几十千米甚至上百千米的高空，而在稀薄的大气中会产生尺度更大、更加绚丽多彩的放电现象。它们有着或灵动可爱或雄奇瑰丽的名字，比如“红色精灵”“巨大喷流”“蓝色喷流”等。

“红色精灵”是发生在雷暴云上空的一种大尺度瞬态放电发光现象，通常发生在雷暴云顶离地面30～90千米的高空，其大小形态变化很大，有圆柱状、环状，也有水母状等形态。这种现象通常伴随强烈的正地闪产生，颜色为红色，主要是电子撞击氮气分子产生大量人眼可见的红外、近红外光谱。

“蓝色喷流”是由强烈的雷暴云顶部向平流层的放电，它以100千米/秒的速度自云层顶端向上喷出一种倒圆锥形蓝色光束，持续时间200～300毫秒，从积雨云的顶端一直延伸到离地面40～50千米的电离层。其蓝色来自空气分子辐射的440～485纳米波段。

“巨大喷流”与“蓝色喷流”类似，但是“巨大喷流”可由强烈的雷暴云顶部一直延伸到70～90千米的高度，直达地球电离层下部。其主要形态有树型和萝卜型。

“淘气精灵”是一种直径可达500千米左右，形态为向外扩张的圈圈饼形状的暗淡平缓的闪光现象。它们的颜色一般是红色，只能持续一毫秒，通常发生在离积雨云100千米高的电离层中，由雷暴云产生的电子碰撞氮气分子激发。

万物不为我所有，万物皆为我所用。只要我们充分认识雷，深刻把握，合理运用，定能利在当今，福泽后世。