雷聲是怎麼形成的

General 更新 2024年12月22日

  伴隨閃電而來的,是隆隆的雷聲。那麼雷聲是怎麼來的你知道嗎?以下就是小編整理的雷聲形成的原因,希望對你有用。

  雷聲的形成

  雷聲,這震耳的雷聲是從何而來的呢?對於“先看見閃電,後聽見雷聲”的現象,科學的解釋為光速比聲速快。但是,很多人不知道,雷聲其實是放電現象造成的。

  閃電成百萬伏的電流擊穿正負電位中心的空氣,造成空氣熱膨脹爆炸,空氣像發生爆炸那樣猛烈地向四周衝擊,這樣就引起了巨大的聲波,這種聲波我們聽起來就是雷聲。

  由於光速比聲速大約快100萬倍,所以,在閃電與伴隨的雷聲之間,會有一定的時間差。可通過數閃電與雷聲出現的時間差的秒數,再除以5米計算,其得數就是你與風暴距離的英里數,即:你與風暴的距離***英里***=閃電與雷聲出現的時間差***秒***/5***米***。

  雷雲的形成

  1對流雲初始階段的“離子流”假說

  大氣中存在這大量的正離子和負離子,在雲中的雨滴上,電荷分佈是不均勻的,最外邊的分子帶負電,裡層的帶正電,內層比外層的電勢差約高0.25V。為了平衡這個電勢差,水滴就必須優先吸收大氣中的負離子,這就使水滴逐漸帶上了負電荷。當對流發展開始時,較輕的正離子逐漸的被上升的氣流帶到雲的上部;而帶負電的雲滴因為比較重,就留在了下部,造成了正負電荷的分離。

  2冷雲的電荷積累

  當對流發展到一定階段,雲體伸入0℃層以上的高度後,雲中就有了過冷水滴、霰粒和冰晶等。這種由不同相態的水汽凝結物組成且溫度低於0℃的雲,叫冷雲。冷雲的電荷形成和積累過程有如下幾種:

  ① 過冷水滴在霰粒上撞凍起電

  在雲層重有許多水滴在溫度低於0℃時也不會凍結,這種水滴叫過冷水滴。過冷水滴是不穩定的,只要它們被輕輕地震動一下,就馬上凍結稱冰粒。當過冷水滴與霰粒碰撞時,會立即凍結,這叫撞凍。當發生撞凍時,過冷水滴外部立即凍成冰殼,但它的內部仍暫時保持著液態,並且由於外部凍結放的潛熱傳到內部,其內部液態過冷水的溫度比外面的冰殼高。溫度的差異使得凍結的過冷水滴外部帶上正電,內部帶上負電。當內部也發生凍結時,雲滴就膨脹分裂,外表皮破裂成許多帶正電的冰屑,隨氣流飛到雲層上部,帶負電的凍滴核心部分則附在較重的霰粒上,使霰粒帶負電並留在雲層的中下部。

  ② 冰晶與霰粒的摩擦碰撞起電

  霰粒是由凍結水滴組成的,成白色或乳白色,結構比較鬆脆。由於經常有冷水滴與它撞凍並釋放潛熱,它的溫度一般比冰晶高。在冰晶中含有一定量的自由離子***OH-和H+***,離子數隨溫度升高而增多。由於霰粒與冰晶接觸部分存在著溫度差,高溫端的自由離子必然要多於低溫端,因而離子必然從高溫端向低溫端遷移。離子遷移時,帶正電的氫離子速度較快,而帶負電的較重的氫氧根離子則較慢。因此,在一定時間內就出現了冷端氫離子過剩的現象,造成了高溫端為負,低溫端為正的電極化。當冰晶與霰粒接觸後,又分離時,溫度較高的霰粒就帶上了負電,而溫度較低的冰晶就帶上了正電。在重力和上升氣流的作用下,較輕的帶正電的冰晶集中到雲的上部,較重的帶負電的霰粒則停留在雲層的下部,因而造成了冷雲的上部帶正電而下部帶負電。

  ③ 水滴因含有稀薄鹽分而起電

  出了上述冷雲的兩種起電機制外,還有人提出了由於大氣中水滴含有稀薄鹽分而產生起電機制。當雲滴凍結時,冰的晶格中可以容納負的氯離子,卻排斥正的鈉離子。因此,水滴凍結的部分帶負電,而未凍結的部分帶正電***水滴凍結時是從裡向外進行的***。由於水滴凍結而成的霰粒在下落的過程中,摔掉表面還未來得及凍結的水分,形成許多帶正電的小云滴,而凍結的核心部分則帶負電。由於重力和氣流的分選作用,電正點的小滴被帶到雲的上部,而帶負電的霰粒則停留在雲的中、下部。

  3 暖雲的電荷積累

  在熱帶地區,有一些雲整個雲體都位於0℃以上區域。因而只含有水滴而沒有固態水粒子。這種雲叫暖雲或水雲。暖雲也會出現雷電現象。在中緯度地區的雷暴雲,雲體位於0℃等溫線一下的部分,就是雲的暖區。在雲的暖區裡也有起電過程發生。

  在雷雨雲的發展過程中,上數機制在不同的發展階段分別起作用。但是,最主要的帶電機制還是由於水滴凍結造成的。大量觀測事實表明,只有當雲頂呈現纖維狀,絲縷結構時,雲彩發展成為雷雨雲。飛機觀測發現,雷雨雲中存在以冰、雪晶和霰粒為主的大量雲粒子,而且大量電荷的積累即雷雨雲迅猛帶電機制,必須依靠霰粒生長過程的碰撞、撞凍和摩擦等才能發生。

  預防雷電的方法

  1.建築物上裝設避雷裝置。即利用避雷裝置將雷電流引入大地而消失。

  2.在雷雨時,人不要靠近高壓變電室、高壓電線和孤立的高樓、煙囪、電杆、大樹、旗杆等,更不要站在空曠的高地上或在大樹下躲雨。

  3.不能用有金屬立柱的雨傘。在郊區或露天操作時,不要使用金屬工具,如鐵撬棒等。

  4.不要穿潮溼的衣服靠近或站在露天金屬商品的貨垛上。

  5.雷雨天氣時在高山頂上不要開手機,更不要打手機。

  6.雷雨天不要觸控和接近避雷裝置的接地導線。

  7.雷雨天,在戶內應離開照明線、電話線、電視線等線路,以防雷電侵人被其傷害。

  8.在打雷下雨時,嚴禁在山頂或者高丘地帶停留,更要切忌繼續蹬往高處觀賞雨景,不能在大樹下、電線杆附近躲避,也不要行走或站立在空曠的田野裡,應儘快躲在低窪處,或儘可能找房層或乾燥的洞穴躲避。


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