閃電怎么形成的
一般閃電多為藍(lán)色、紅色或白色，但有時(shí)也有黑色閃電。那么閃電怎么形成的?學(xué)習(xí)啦小編在此整理了閃電形成的原因，供大家參閱，希望大家在閱讀過程中有所收獲!
閃電形成的原因
雷暴時(shí)的大氣電場與晴天時(shí)有明顯的差異，產(chǎn)生這種差異的原因，是雷雨云中有電荷的累積并形成雷雨云的極性，由此產(chǎn)生閃電而造成大氣電場的巨大變化。但是雷雨云的電是怎么來的呢? 也就是說，雷雨云中有哪些物理過程導(dǎo)致了它的起電?為什么雷雨云中能夠累積那么多的電荷并形成有規(guī)律的分布?本節(jié)將要回答這些問題。前面我們已經(jīng)講過，雷雨云形成的宏觀過程以及雷雨云中發(fā)生的微物理過程，與云的起電有密切聯(lián)系?？茖W(xué)家們對(duì)雷雨云的起電機(jī)制及電荷有規(guī)律的分布，進(jìn)行了大量的觀測和實(shí)驗(yàn)，積累了許多資料并提出了各種各樣的解釋，有些論點(diǎn)至今也還有爭論。歸納起來，云的起電機(jī)制主要有如下幾種：
A.對(duì)流云初始階段的“離子流”假說
大氣中總是存在著大量的正離子和負(fù)離子，在云中的水滴上，電荷分布是不均勻的：最外邊的分子帶負(fù)電，里層帶正電，內(nèi)層與外層的電位差約高0.25伏特。為了平衡這個(gè)電位差，水滴必須“優(yōu)先’吸收大氣中的負(fù)離子，這樣就使水滴逐漸帶上了負(fù)電荷。當(dāng)對(duì)流發(fā)展開始時(shí)，較輕的正離子逐漸被上升氣流帶到云的上部;而帶負(fù)電的云滴因?yàn)楸容^重，就留在下部，造成了正負(fù)電荷的分離。
B.冷云的電荷積累
當(dāng)對(duì)流發(fā)展到一定階段，云體伸入0℃層以上的高度后，云中就有了過冷水滴、霰粒和冰晶等。這種由不同相態(tài)的水汽凝結(jié)物組成且溫度低于0℃的云，叫冷云。冷云的電荷形成和積累過程有如下幾種：
a. 冰晶與霰粒的摩擦碰撞起電
霰粒是由凍結(jié)水滴組成的，呈白色或乳白色，結(jié)構(gòu)比較松脆。由于經(jīng)常有過冷水滴與它撞凍并釋放出潛熱，故它的溫度一般要比冰晶來得高。在冰晶中含有一定量的自由離子(OH-或OH+)，離子數(shù)隨溫度升高而增多。由于霰粒與冰晶接觸部分存在著溫差，高溫端的自由離子必然要多于低溫端，因而離子必然從高溫端向低溫端遷移。離子遷移時(shí)，較輕的帶正電的氫離子速度較快，而帶負(fù)電的較重的氫氧離子(OH-)則較慢。因此，在一定時(shí)間內(nèi)就出現(xiàn)了冷端H+離子過剩的現(xiàn)象，造成了高溫端為負(fù)，低溫端為正的電極化。當(dāng)冰晶與霰粒接觸后又分離時(shí)，溫度較高的霰粒就帶上負(fù)電，而溫度較低的冰晶則帶正電。在重力和上升氣流的作用下，較輕的帶正電的冰晶集中到云的上部，較重的帶負(fù)電的霞粒則停留在云的下部，因而造成了冷云的上部帶正電而下部帶負(fù)電。
b. 過冷水滴在霰粒上撞凍起電
在云層中有許多水滴在溫度低于0℃時(shí)仍不凍結(jié)，這種水滴叫過冷水滴。過冷水滴是不穩(wěn)定的，只要它們被輕輕地震動(dòng)一下，馬上就會(huì)凍結(jié)成冰粒。當(dāng)過冷水滴與霰粒碰撞時(shí)，會(huì)立即凍結(jié)，這叫撞凍。當(dāng)發(fā)生撞凍時(shí)，過冷水滴的外部立即凍成冰殼，但它內(nèi)部仍暫時(shí)保持著液態(tài)，并且由于外部凍結(jié)釋放的潛熱傳到內(nèi)部，其內(nèi)部液態(tài)過冷水的溫度比外面的冰殼來得高。溫度的差異使得凍結(jié)的過冷水滴外部帶正電，內(nèi)部帶負(fù)電。當(dāng)內(nèi)部也發(fā)生凍結(jié)時(shí)，云滴就膨脹分裂，外表皮破裂成許多帶正電的小冰屑，隨氣流飛到云的上部，帶負(fù)電的凍滴核心部分則附在較重的霰粒上，使霰粒帶負(fù)電并停留在云的中、下部。
c. 水滴因含有稀薄的鹽分而起電
除了上述冷云的兩種起電機(jī)制外，還有人提出了由于大氣中的水滴含有稀薄的鹽分而產(chǎn)生的起電機(jī)制。當(dāng)云滴凍結(jié)時(shí)，冰的晶格中可以容納負(fù)的氯離子(Cl-)，卻排斥正的鈉離子(Na+)。因此，水滴已凍結(jié)的部分就帶負(fù)電，而未凍結(jié)的外表面則帶正電(水滴凍結(jié)時(shí)，是從里向外進(jìn)行的)。由水滴凍結(jié)而成的霰粒在下落過程中，摔掉表面還來不及凍結(jié)的水分，形成許多帶正電的小云滴，而已凍結(jié)的核心部分則帶負(fù)電。由于重力和氣流的分選作用，帶正電的小滴被帶到云的上部，而帶負(fù)電的霰粒則停留在云的中、下部。
d.暖云的電荷積累
上面講了一些冷云起電的主要機(jī)制。在熱帶地區(qū)，有一些云整個(gè)云體都位于0℃以上區(qū)域，因而只含有水滴而沒有固態(tài)水粒子。這種云叫做暖云或“水云”。暖云也會(huì)出現(xiàn)雷電現(xiàn)象。在中緯度地區(qū)的雷暴云，云體位于0℃等溫線以下的部分，就是云的暖區(qū)。在云的暖區(qū)里也有起電過程發(fā)生。
在雷雨云的發(fā)展過程中，上述各種機(jī)制在不同發(fā)展階段可能分別起作用。但是，最主要的起電機(jī)制還是由于水滴凍結(jié)造成的。大量觀測事實(shí)表明，只有當(dāng)云頂呈現(xiàn)纖維狀絲縷結(jié)構(gòu)時(shí)，云才發(fā)展成雷雨云。飛機(jī)觀測也發(fā)現(xiàn)，雷雨云中存在以冰、雪晶和霰粒為主的大量云粒子，而且大量電荷的累積即雷雨云迅猛的起電機(jī)制，必須依靠霰粒生長過程中的碰撞、撞凍和摩擦等才能發(fā)生。
球狀閃電
球狀閃電是閃電形態(tài)的一種，亦稱之為球閃，民間則常稱之為滾地雷。是一種十分罕見的閃電形狀，卻最引人注目。它像一團(tuán)火球，有時(shí)還像一朵發(fā)光的盛開著的"繡球"菊花。它約有人頭那么大，偶爾也有直徑幾米甚至幾十米的。球狀閃電有時(shí)候在空中慢慢地轉(zhuǎn)游，有時(shí)候又完全不動(dòng)地懸在空中。它有時(shí)候發(fā)出白光，有時(shí)候又發(fā)出像流星一樣的粉紅色光。球狀閃電"喜歡"鉆洞，有時(shí)候，它可以從煙囪、窗戶、門縫鉆進(jìn)屋內(nèi)，在房子里轉(zhuǎn)一圈后又溜走。球狀閃電有時(shí)發(fā)出"咝咝"的聲音，然后一聲悶響而消失;有時(shí)又只發(fā)出微弱的噼啪聲而不知不覺地消失。球狀閃電消失以后，在空氣中可能留下一些有臭味的氣煙，有點(diǎn)像臭氧的味道。球狀閃電的平均直徑為25厘米，大多數(shù)在10～100厘米之間，小的只有0.5厘米，最大的直徑達(dá)數(shù)米。球狀閃電偶爾也有環(huán)狀或中心向外延伸的藍(lán)色光暈，發(fā)出火花或射線。顏色常見的為橙紅色或紅色，當(dāng)它以特別明亮并使人目眩的強(qiáng)光出現(xiàn)時(shí)，也可看到黃、藍(lán)和綠色。其壽命只有1～5秒，最長的可達(dá)數(shù)分鐘。
球狀閃電的行走路線，一般是從高空直接下降，接近地面時(shí)突然改向作水平移動(dòng);有的突然在地面出現(xiàn)，彎曲前進(jìn);也有沿著地表滾動(dòng)并迅速旋轉(zhuǎn)的;運(yùn)動(dòng)速度常為每秒1～2米。它可以穿過門窗，常見的是穿過煙囪后進(jìn)入建筑物，它甚至可以在導(dǎo)線上滑動(dòng)，有時(shí)還發(fā)出“嗡嗡”響聲。多數(shù)火球無聲消失，有的在消失時(shí)有爆炸聲，可以造成破壞，甚至使建筑物倒塌，使人和家畜死亡。遇人遇物后即發(fā)生驚人的爆炸，產(chǎn)生刺鼻的氣味，造成傷亡、火災(zāi)等事故。
預(yù)防球狀閃電的辦法是，在雷雨天氣，緊閉門窗，避免穿堂風(fēng)。如果遇到飄浮的“火球”，輕輕的避開它，千萬不要去碰它。
科學(xué)家推測，球狀閃電是一種氣體的漩渦產(chǎn)生于閃電通路的急轉(zhuǎn)彎處，是一團(tuán)帶有高電荷的氣體混合物，主要由氧、氮、氫以及少量的水組成。通常發(fā)生在枝狀閃電之后，似乎枝狀閃電是產(chǎn)生球狀閃電的必要條件。球狀閃電較為罕見，因而研究它十分困難，至今仍然是自然界中的一個(gè)謎
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