雷電一詞最初源于神話,充滿了神秘色彩。希臘人認為雷電是眾神之神宙斯的武器,用于維持著天地間的秩序;中國人認為雷電由雷公電母掌控,主要作用是在下雨是助威,也可以懲惡揚善;非洲土著人認為一種神秘鳥類的羽毛在閃光,它的翅膀拍動產生了閃電打雷的聲音。當然,人類對雷電的認知不僅僅是停留在神話猜想層面。長期以來,人類用科學的方法研究雷電,經過不斷探索,目前揭開了雷電的神秘面紗。
雷電的特點
本質上雷電是一種氣體導電現象,具有正負極性,往往單個雷電發生后誘導多個雷電發生,形成壯觀的自然景象。
科學家經過300多年的探測研究,總結出雷電的特點:
能量高、時間短。單個雷電的能量可達百萬焦耳,打個比方吧,也就是你眨眼瞬間引燃24kg烈性炸藥TNT……更形象點,一個手榴彈也就0.17kg的TNT,而單個雷電的平均能量相當于141個手榴彈。
發生頻繁。根據衛星監測數據,全球每秒鐘約發生上百次雷電。
高電壓、大電流。雷電具有多物理效應,主要以電磁場形式表現,在放電瞬間,電壓可達到幾億伏特,峰值電流高達數數幾十萬安培,整個過程產生很強的電磁干擾。
電荷來自哪兒在物理學中,自然界的電荷只有正負極性兩種,在一個與外界沒有電荷交換的系統中,正負電荷的代數和在任何物理過程中始終保持不變,也就是正負電荷相等。比如,整個宇宙我們可以看為一個系統,遵循電荷守恒;地球大氣圈以內的整個部分,也就是大氣層、陸地、海洋可以看做一個系統,整個系統內部電荷守恒。
正常情況下,大氣圈最外面的大氣層可以認為是正極,大地和海洋是負極,為了便于理解,可以把地球大氣圈簡化為如下物理電路模型,電荷就在正極和負極之間運動。地球表面的電荷向大氣層移動的實現,主要通過地殼放射帶電離子、火山爆發、宇宙射線電離、可以漂浮的帶電粒子(沉土、云霧、氣溶膠等)幾種方式;大氣層向地球表面電荷的移動則主要通過雷電、降雨、沉降帶電微粒等。
因此,雷電的電荷的來源于大氣圈以內物質的電離和帶電微粒,極性有正、負之分。