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關于雷電，你知道多少

發布時間：2023-7-29 點擊：1469

雷電構成的三大要素

溫差

夏季，人們為了消暑會去山地或高原。這些當地四周空氣涼快，非常舒適。當人們爬到山上等海拔較高的當地時，為何氣溫會降低呢？或許還有人會這樣想：高的當地離太陽更近一些，應該會更熱吧？

在地球的四周存在著關于咱們呼吸而言不可或缺的空氣。空氣是由氮氣和氧氣等具有質量的分子構成的，不過單個分子的質量則是可以忽略的。地球的引力會作用于所有的空氣分子。空氣分子被地球向下吸引，就構成了包圍地表的空氣層（大氣層）。這個空氣層的95% 都處在距離地表20 km 之內的范圍。

如果把空氣層劃分成幾個厚度相同的區域，就會如圖1.4 所示。

雖然單獨來看它們的厚度相同、重量相等，但最靠近地表的一層，所承擔的則是它自身和它上面所有層累計的空氣重量。因此，最下層承受的空氣的重量也會“積少成多”，在地表的任何一個當地施加1 個標準大氣壓的壓力，關于比郵票還小的1 cm2的面積而言，其壓下的重量竟然會達到1013 g。可是，跟著高度的上升（離地表越來越遠），氣壓就會以指數函數的聯系逐步變小。在距離地表5.3 km的高度，氣壓將變為標準大氣壓的一半。假設地表的氣溫為30 ℃，那么離地表高度5 km 的當地氣溫便是0 ℃，高度為12 km 時，則是-50 ℃，變得極其寒冷。
空氣的壓力和體積變化，也會引起溫度變化。在密封的容器里充入空氣并施加壓力，空氣體積縮小，溫度就會上升。相反，加大空氣體積，溫度則會下降，這是與氣體的性質（波義耳定律）相關的。上行的空氣（例如上升氣流等）也是如此。空氣上升到高處，壓力隨高度抬升變小，空氣體積擴張的同時，溫度便會下降。根據這樣的機制，地表與構成云的高空就構成了溫差。
不過，在距地表20 km 以上的高度（不存在云的高度），空氣已經非常稀薄，冷卻效應便會消失。相反，這里還會因太陽光的直射而溫度上升。

上升氣流

上升氣流會在高空構成各式各樣的云，除此之外，還具有讓云中發生沖突，進而發生電的作用。上升氣流的發生方式有多種，如圖1.5 所示。

咱們在氣候預報中常聽到低氣壓會發生上升氣流。低氣壓意味著當地的空氣壓力比周圍的空氣壓力更低。低氣壓的低，只是相關于周圍而言。所以，就算是低氣壓，有時也會超過1個標準大氣壓。低氣壓周圍的空氣會因壓力差流入，而流入的空氣可通行的只有去往高空一條路，因此便發生了上升氣流。通過上升氣流，空氣體積擴散，溫度變低。當達到露點溫度（溶在空氣中的水蒸氣成為水的溫度）以下的高度時，便會構成云。也正是這個原因，當低氣壓鄰近時，氣候一般會變壞。別的，當空氣因溫差構成對流時，也會構成上升氣流。
當地上因強烈的日光而變得溫暖時，地上與寒冷的高空之間就會構成溫差，溫差引起空氣的對流，便會發生上升氣流。比如在夏季，在陽光強烈的午后發生的雷雨，成因便多是溫差發生的上升氣流。別的，鋒面交匯也會發生上升氣流。所謂鋒面，是指溫度不同的空氣團交匯的部分，這樣會引起空氣對流，因此非常容易發生上升氣流。地形也會發生上升氣流。當風遇到大山等隔絕地形時，會沿著山脊被抬升，變為上升氣流。赤道鄰近的南國島嶼，由于島嶼比海面更容易變暖升溫，所以島嶼的上空會發生上升氣流，有時還會構成云帶來降水。

沖突電

物質由多種分子組成，而分子又是由原子構成的。原子中心的原子核帶正電荷，它四周的電子云中則聚集了帶負電荷、不斷運動著的電子。可是，因為原子內的正負電相同，于是，原子在電的性質方面保持著中性狀態（電中性）。所以，由分子或原子構成的物質一般不會表現出帶電性質。
然而，當沖突物體發生熱能時，原子的電性質平衡遭到破壞，就會表現出帶電性質。咱們把這樣構成的電稱為沖突電。比如，將兩張薄膜（接觸）貼在一起用力沖突（壓力），當分開（分離）時，便會發生靜電。接觸壓力越大，分離速度越快，靜電電量就會越多（電壓變高）。兩種物質互相沖突，咱們把容易帶正電（+）的物質排在前面，把容易帶負電（-）的物質排在后面，這樣構成的次序叫作帶電序列。在圖1.6 中，

用毛皮沖突玻璃時，毛皮會帶（-）電，玻璃會帶（+）電。物質的帶電性質可以通過沖突對象而改變，把帶電序列的前面的物質和后面的物質進行沖突時，排在前面的物質帶（+）電，排在后面的物質帶（-）電。帶電序列中，位置靠近的物質，沖突發生的電量（電壓）較小。