闪电
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闪电（lightning），在大气学中指大气中的强放电现象。按其发生的部位，可分为云中、云间或云地之间三种放电。闪电的放電作用通常會產生了闪电光或电光。雷电起因一般被认为是云层内的各种微粒因为碰撞摩擦而积累电荷，当电荷的量达到一定的水平，等效于云层间或者云层与大地之间的电压达到或超过某个特定的值时，会因为局部电场强度达到或超过当时条件下空气的电击穿强度从而引起放电。空氣中的電力經過放電作用急速地將空氣加熱、膨脹，因膨脹而被壓縮成電漿，再而產生了闪电的特殊構件雷（衝擊波的聲音）。目前对于放电具体过程的认识还不甚明了，一般被认为和长间隙击穿的现象类似。
在夏季的雷雨天气雷电现象较为常见。它的发生与云层中气流的运动强度有关。有资料显示，冬季下雪时也可能发生雷电现象，即雷雪，但是发生几率相当小。
云中放电占闪电的绝大多数，云地之间放电者则是对人类的生产和生活产生影响的主要形式。闪电的电流很大，其峰值一般能达到几万安培，但是其持续的时间很短，一般只有几十微秒。所以闪电电流的能量不如想象的那么巨大。不过雷电电流的功率很大，对建筑物和其他设备尤其是电器设备的破坏十分巨大，所以需要安装避雷针、避雷器等以在一定程度上保护这些建筑和设备的安全。
目录 |
[编辑] 闪电类型
[编辑] 云中放电
- 云中放电(in-cloud lightning)
- 在0℃層以上，即空氣溫度下降到冰點的高度以上，雲內的液態水變成冰晶和過冷卻水滴(達0℃卻來不及凝結就落下的水滴)。由於空氣的密度不同，造成了空氣對流，在這些水滴或冰晶摩擦碰撞的過程中產生電荷。如雲內出現兩個足夠強的相反電位，帶正電的區域就會向帶負電的區域放電，結果就產生了雲內閃電(in-cloud lightning)或雲間閃電(cloud-to-cloud lightnung)。風暴細胞內8成的放電過程屬於這種類型。
[编辑] 云地之间放电
- 云地之间放电(cloud-to-ground lightning)
- 這是最廣為研究的類型，主要是因為它們對人們的生命財產有極大的威脅性。
在一次正常的閃電前，雲裡的電荷分布是這樣的：在底部是較少的正電荷，在中下是較多的負電荷，在上部是較多的正電荷。閃電由底部和中下部的放電開始。電子從上往下移動，這一放電由上向下呈階梯狀進行，每級階梯的長度約為50米。兩級階梯間約有50微秒的時間間隔。每下一級，就把雲裡的負電荷往下移動一級，這稱為階梯先導(stepped leader)，平均速率為1.5?05公尺/秒，約為光速的兩千分之一，半徑約在1到10公尺，將傳遞約五庫侖的電量至地面。 當階梯先導很接近地面時，就像接通了一根導線，強大的電流以極快的速度由地面沿著階梯先導流至雲層，這一個過程稱為回擊，約需70微秒的時間，約為光速的三分之一至十分之一。典型的回擊電流強度約為一至兩萬安培。如果雲層帶有足夠的電量，又會開始第二次的階梯先導。
雷擊又分為負雷擊(negative stroke)及正雷擊(positive stroke)，也就是由雲層往地面傳下來的是正電荷。正雷擊的發生機率比負雷擊小，但攜帶的電量會比負雷擊大，曾測量到的最大值為300庫侖。正雷擊通常只有一擊，有第二擊的正雷擊相當少見(因為雲層內靠近地面的正電荷較少)。
[编辑] 云间放电
云间放电是一种很少发生的闪电，它在二个或更多完全分离的积雨云中放电。
[编辑] 球状闪电
球状闪电通常被形容做一个在空中漂浮的发光球体。它们移动速度不定，甚至可能出现静止的状态。有时候会发出咝咝的爆裂声。甚至有些球状闪电在穿过窗户后爆裂开来消失了。 有很多目击者都描述了球状闪电但是很奇怪，它们很少被气象学家记录到。
The engineer Nikola Tesla wrote, "I have succeeded in determining the mode of their formation and producing them artificially" (Electrical World and Engineer, 5 March 1904). There is some speculation that electrical breakdown and arcing of cotton and gutta-percha wire insulation used by Tesla may have been a contributing factor, since some theories of ball lightning require the involvement of carbonaceous materials. Some later experimenters have been able to briefly produce small luminous balls by igniting carbon-containing materials atop sparking Tesla Coils.
Several theories have been advanced to describe ball lightning, with none being universally accepted. Any complete theory of ball lightning must be able to describe the wide range of reported properties, such as those described in Singer's book "The Nature of Ball Lightning" and also more contemporary research. 日本人的研究显示出多宗球状闪电多会发生在无暴风雨及闪电的情况之下。
许多不在这个球状闪电领域工作的科学家是不能体会到球状闪电的领域特性是多么广泛的。典型的球状闪电直径通常被规范化为20-30 厘米, 但有报告球记载了球状闪电直径可达数米以上(Singer) 。一张最近的相片是由昆士兰(Queensland)机动队员Bret Porter所拍摄, 相片中显示了一个相信为球状闪电的一个火球，估计直径大约为100 米。相片是刊出在科学杂志 “Transactions of the Royal Society”. 标题为“一个有一条长而扭曲轨迹的发光球状区域（a glowing globular zone (the breakdown zone?) with a long, twisting, rope-like projection (the funnel?) ）”.
Fireballs have been seen in tornadoes, and they have also split apart into two or more separate balls and recombined. Fireballs have carved trenches in the peat swamps in Ireland. Vertically linked fireballs have been reported. One theory that may account for this wider spectrum of observational evidence is the idea of combustion inside the low-velocity region of axisymmetric (spherical) vortex breakdown of a natural vortex (e.g., the 'Hill's spherical vortex'). 高文（Coleman）是最早发表这个理论的科学家。在1993年，他在Royal Meteorological Society的出版刊物“Weather”中发表了这个理论。
球状闪电是很难被人看见的。事实上，只有数次被拍摄为照片的记录。
圣艾尔摩之火是被富兰克林正式评定為自然界中的电力。这是与球状闪电完全不同的。
[编辑] 链状闪电
[编辑] 枝状闪电
[编辑] 正极闪电
是所有闪电中最强的一种，是一般闪电强度的10倍，曾制造过5起空难，就连巨无霸喷气式客机（波音747）也难逃厄运。
[编辑] 触发闪电的要素
[编辑] 其它星球上的闪电
因为闪电需要击穿气体，所以闪电不可能在真空的空间内出现.但是在其他行星的大气层内有侦测到过闪电, 比如金星和木星. 人们估计木星上的闪电比地球上的闪电强100倍左右，但是发生频率只有地球上闪电的十五分之一。至于金星闪电的具体情况现在还在争论中。 在70年代到80年代中前苏联的金星号(Venera)和美国的先驱者计划(Pioneer program)中，资料显示在金星的上层大气中发现了闪电，但是卡西尼—惠更斯号(Cassini-Huygens)经过金星的时候却没有发现任何闪电的发生。
[编辑] 闪电的破坏
[编辑] 闪电的探测
| 氣象學資料與變數 |
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氣壓 | 斜壓度 | 雲 | 水蒸汽 | 風 | 降水 | 閃電 | 對流 | 对流有效位能 | 對流抑制指數 | 露點 | 風寒指數 | 熱濕指數 | 濕度 | 溫度 | 位溫 | 相當位溫 | 海面溫度 | 太陽輻射 | 天氣圖 | 能見度 | 渦度 |
