閃電一定只劈最高的物體嗎？
這個(gè)假期你一定有很多出行計(jì)劃
可是伴隨著臺(tái)風(fēng)“杜蘇芮”來(lái)襲
各地出現(xiàn)了很多強(qiáng)降雨天氣
隨之而來(lái)的往往是電閃雷鳴
雷電似乎一直是夏季的代名詞
當(dāng)那一道道閃電劃破夜空
瞬間照亮一方
閃過(guò)一道美麗的弧線
引來(lái)很多攝影愛(ài)好者的駐足
希望抓拍到那一張?bào)@艷四方的閃照
許多人追隨閃電的腳步
只為在高速攝影機(jī)下目睹它的真容
可是這時(shí)候
你心里是不是也在發(fā)怵
萬(wàn)一它劈下來(lái)怎么辦
遇到雷雨天氣
到底哪里才是安全的
總說(shuō)下雨天不要站在樹(shù)底下
那么閃電一定只劈最高的物體的嗎
在雷雨天氣頻繁的季節(jié)
怎么安全出行呢
?
帶著這些疑問(wèn)
我們一起走進(jìn)
這讓我們既愛(ài)又怕的閃電
揭開(kāi)它的神秘面紗
1
什么是閃電
閃電是由靜電放電產(chǎn)生的一種自然現(xiàn)象，發(fā)生在攜帶不同電荷兩個(gè)帶電區(qū)域之間，當(dāng)兩個(gè)帶電區(qū)域之間的電場(chǎng)足夠強(qiáng)，局部電壓達(dá)到空氣的擊穿電壓時(shí)，兩個(gè)區(qū)域之間的空氣可以被連續(xù)電離，空氣會(huì)被擊穿形成等離子體，這樣電流就會(huì)通過(guò)原來(lái)絕緣的空氣，形成閃電。根據(jù)發(fā)生區(qū)域的不同，閃電可以分為三類：云內(nèi)閃電、云間閃電和云地閃電。前兩種是最常見(jiàn)的閃電形式，云地閃電僅占所有閃電的大約25%，但是由于其電對(duì)人類的生產(chǎn)生活影響較大，所以研究最多。
2
閃電是如何形成的
那么閃電是怎么形成的呢？在回答這個(gè)問(wèn)題之前，我們先來(lái)看看云層內(nèi)的電荷是如何產(chǎn)生的。
云層帶電的詳細(xì)過(guò)程現(xiàn)在還沒(méi)有定論，不過(guò)大致上可以這樣理解：
在云團(tuán)內(nèi)溫度在-15℃~-25℃的范圍內(nèi)，存在著大量的冰晶和軟雹，它們?cè)谶\(yùn)動(dòng)的過(guò)程中相互碰撞，由于摩擦起電使冰晶帶正電、軟雹帶負(fù)電，冰晶質(zhì)量小，攜帶正電荷向上移動(dòng)，軟雹質(zhì)量大，攜帶負(fù)電荷向下移動(dòng)。從而使負(fù)電荷在云團(tuán)下部聚集，正電荷在云團(tuán)上部聚集。
云團(tuán)中正負(fù)電荷分離，形成很強(qiáng)的電場(chǎng)。
如果這兩個(gè)區(qū)域相對(duì)放電，就會(huì)產(chǎn)生云內(nèi)閃電。
我們平時(shí)看到的多數(shù)閃電屬于云內(nèi)閃電或者云間閃電，像這樣：
這樣的閃電只能看到亮光，但看不到閃電走過(guò)的軌跡，因?yàn)檫@些軌跡隱藏在云層之內(nèi)，這些閃電不會(huì)到達(dá)地面，對(duì)我們的影響較小，我們暫時(shí)不研究這些閃電。
下面我們來(lái)看云地閃電的形成過(guò)程。
如果云團(tuán)底部聚集的負(fù)電荷比較多，就會(huì)在地面感應(yīng)出正電荷，在云團(tuán)和地面之間就會(huì)形成強(qiáng)電場(chǎng)，云團(tuán)和地面之間的空氣就會(huì)電離，形成導(dǎo)電通道，云團(tuán)中的負(fù)電荷流向大地，形成云地閃電。
下面我們來(lái)詳細(xì)分析這一過(guò)程。
一次云地閃電由多次放電脈沖構(gòu)成，每一次放電脈沖又包括一次“先導(dǎo)”和一次“回?fù)?/strong>”。第一個(gè)放電脈沖爆發(fā)之前，有一個(gè)準(zhǔn)備階段：梯級(jí)先導(dǎo)放電。
在云層和地面之間強(qiáng)電場(chǎng)的作用下，負(fù)電荷向下移動(dòng)，移動(dòng)過(guò)程中，空氣不斷電離，形成一條發(fā)光的放電通道，在第一次電脈沖過(guò)程中，放電不是連續(xù)的，而是成階梯狀的，稱為梯級(jí)先導(dǎo)。每一級(jí)的長(zhǎng)度約為50米，兩級(jí)階梯間約有50us的間隔，平均速率為150km/s，約為光速的二千分之一，半徑約1到10米。因?yàn)橄葘?dǎo)常常分叉，所以閃電看起來(lái)像樹(shù)杈的形狀。
在梯級(jí)先導(dǎo)快要到達(dá)地面的時(shí)候，地面上的正電荷增多，地面和云層之間的電場(chǎng)增強(qiáng)，地面上的正電荷向上移動(dòng)，與負(fù)電荷相遇，這樣就在云和地之間形成了一個(gè)通路，強(qiáng)大的電流以極快的速度由地面流向云層，這就是第一次放電脈沖，這個(gè)過(guò)程稱為“回?fù)?/strong>”，約需70us的時(shí)間，速度約為光速的十分之一至三分之一。
在回?fù)綦A段，會(huì)有多條正電束流產(chǎn)生，想要與向下的負(fù)電束流相遇，但是一旦一條通道閉合，電荷就會(huì)全部轉(zhuǎn)移到這條通道，形成強(qiáng)大的閃電。
一般云層內(nèi)能量比較高，一次脈沖不能把能量全部釋放，就會(huì)產(chǎn)生第二次電導(dǎo)和回?fù)簟Ｓ捎诘谝淮翁菁?jí)先導(dǎo)已經(jīng)把能量傳輸通道打通，后續(xù)先導(dǎo)直接沿著這一通道到達(dá)地面，稱為“直竄先導(dǎo)”，因此時(shí)間更快。這樣的過(guò)程反復(fù)進(jìn)行，直到云層中的電荷消耗殆盡。這就是我們看到的閃爍。
3
閃電的分類
前面我們提到，根據(jù)閃電產(chǎn)生的區(qū)域，可以將閃電分為：云內(nèi)閃電、云間閃電和云地閃電。
同時(shí)，根據(jù)電荷的流向，又可以將閃電又分為正閃電和負(fù)閃電。由云層流向地面的是正電荷稱為正閃電，反之則是負(fù)閃電。
圖源：參考資料1
一般閃電的能量大約為3億伏特，3萬(wàn)安培，由于正閃電的距離比負(fù)閃電長(zhǎng)的多，能量、溫度都要比負(fù)閃電大得多，正閃電附近溫度可以達(dá)到30000℃，是太陽(yáng)表面溫度（5600℃）的5倍多，因此正閃電比負(fù)閃電更加危險(xiǎn)。
一般情況下，正閃電只有一次回?fù)?/strong>（即只閃一次），而負(fù)閃電會(huì)有多次回?fù)?/strong>（即存在閃爍現(xiàn)象），可以利用這一特點(diǎn)來(lái)判斷一道閃電是正閃電還是負(fù)閃電。
那么下面小編就來(lái)考考你，看看以下兩種閃電分別屬于哪一類？
答案是負(fù)閃電
答案是正閃電
你答對(duì)了么？
下次再遇到閃電，在拍照記錄的同時(shí)，也可以判斷一下是哪種閃電哦。
4
閃電一定只劈最高的物體嗎
要回答我們的問(wèn)題其實(shí)很簡(jiǎn)單，這要從尖端放電說(shuō)起。
高中物理我們就學(xué)過(guò)，電荷在導(dǎo)體表面的分布規(guī)律，越尖銳的部位電荷越密集，電場(chǎng)就越強(qiáng)，越容易產(chǎn)生尖端放電。避雷針正是利用了這一原理。
地面上的建筑物或者一些凸起的物體，比如山頂、樹(shù)頂，相對(duì)于地面來(lái)說(shuō)，就是“尖端”，因此當(dāng)云層向地面靠近的時(shí)候，這些“尖端”更容易聚集電荷，云層和“尖端”之間的空氣更容易被擊穿，從而遭受電擊。
雖然道理上來(lái)講閃電更喜歡高處的物體，但這不是絕對(duì)的，閃電畢竟是一種隨機(jī)的自然現(xiàn)象，每年因雷擊致死的人中就不乏在開(kāi)車的路上，或者在船上遭受雷擊的例子。
5
關(guān)于閃電的一些小tips
講了這么多，你們一定迫不及待地想要知道在戶外怎么躲避雷電了。其實(shí)相關(guān)的方法已經(jīng)耳熟能詳，但是小編要告訴你，雷雨天戶外沒(méi)有安全的地方。
如果在戶外遇到雷擊怎么辦？沒(méi)有室內(nèi)或其他保護(hù)設(shè)施可以進(jìn)去的情況下，最后可能保護(hù)你免受雷電傷害的方法是：
1、??? 立即遠(yuǎn)離任何至高點(diǎn)，比如山頂、山脊或者房頂
2、??? 遠(yuǎn)離空曠地帶，避免自己成為制高點(diǎn)
3、??? 不要平躺在地上
4、??? 不要在一個(gè)孤立的樹(shù)下躲避
5、??? 遠(yuǎn)離水源或?qū)w
6、??? 不要在淺洞或淺溝壑躲避
躺下或蹲下都不是躲避雷擊的好辦法，要減小雷擊的概率，必須將高度和身體與地面的接觸面積都減到最小，而蹲下只是沒(méi)辦法的辦法，并且這不會(huì)顯著減少被雷擊中的概率，反而可能使你錯(cuò)過(guò)最佳逃避的時(shí)機(jī)。所以躲避雷電最好的辦法還是不要待在戶外。
千萬(wàn)不要等到快要被閃電擊中時(shí)才做出反應(yīng)。當(dāng)你的頭發(fā)豎起，或者有刺痛感的時(shí)候，可能已經(jīng)沒(méi)有辦法躲避電擊了，如果這種情況發(fā)生，你能做的就是盡可能快地跑向安全的地方。汽車，樓房等內(nèi)部都是安全的地方。
所以小編建議大家出行之前提前查一下當(dāng)?shù)氐奶鞖馇闆r，及時(shí)關(guān)注天氣預(yù)報(bào)，避免在雷雨天氣里出行。遇到閃電時(shí)，可以利用閃電和雷聲的傳播速度差粗略判斷閃電的距離。我們知道聲音在空氣中的傳播速度為340m/s，光速為300000km/s，如果看到閃電后20秒內(nèi)沒(méi)有聽(tīng)到雷聲，說(shuō)明閃電離我們較遠(yuǎn)，反之，說(shuō)明閃電離我們較近，需要盡快找到建筑物躲避。在最后一聲雷過(guò)去30分鐘后，閃電的危險(xiǎn)才能基本解除。
參考資料：
1、How Lightning Works-Weird World of Lightning
2、閃電（自然現(xiàn)象）_百度百科 (baidu.com)
3、Lightning - Wikipedia
4、野外防雷完全指南 - 知乎 (zhihu.com)
5、Lightning Faqs (weather.gov)
6、Lightning Safety Tips and Resources?
編輯：小聰
