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闪电是如何产生的?

  《孩子提问题 大师来回答》

  凯西·塞克斯(Kathy Sykes, 1966 —),英国物理学家,布里斯托尔大学教授。她在BBC 电视台主持过多档科学及替代疗法方面的节目。

  天空中的闪电格外壮观,看起来非常神秘,直至今日,人们还不能透彻地了解它。

  我们知道闪电通常产生于积雨云中,这些云的高度令人咂舌,有时竟能超过12 英里(19 公里)。这些云在雷暴天气时产生,看起来往往漆黑而狂暴。有时云的顶部状如铁砧,又像一个大蘑菇的

  顶部,这是云从中部向外大大延展的结果。

  在积雨云的内部有很强的风(足以给飞进这些云里的小型飞机造成危险),风携带着湿润空气上升到上部寒冷的区域,形成了液滴和冰晶。一般认为云中的液滴、冰晶以及风可能是导致闪电的

  因素,但在进一步谈论如何产生闪电之前,需要先对原子有一定的了解。

  所有的东西都是由原子组成的,你是,石头、水、动物、植物、空气分子都是。原子带有正电荷,与电子所带的负电荷相互中和。通常,由于彼此间强烈的吸引,正、负电荷紧紧地黏在一处。不过,巨大的外力可以将它们分开,而一旦两种电荷被分开,它们便想要尽快重新黏到一起。

  现在,让我们再回到积雨云当中去。在强风的驱使下,雨滴与冰晶互相冲撞,很可能将负电荷与正电荷分开,带负电荷的电子聚集在云层的底部,正电荷则被风扫到了云层的顶部。正、负电荷究竟是如何分离的还不很清楚,科学家对此提出了不同理论。不过,一旦正电荷在上负电荷在下的格局形成,闪电便很有可能产生了。正负电荷想要重新聚到一起。在云层的底部,强大的负电荷想要恢复中性状态,便要么与云层上端的正电荷相连通,要么与地面相连通(地面相对而言带正电)。

  最终,电性的差异变得如此之大,使得电子开始被吸向地面。一道梯级先导a 形成了,这个词用来命名来自云端的第一道闪电,通常超过50 米长。它会分叉,并有更多的梯级先导形成。当它们接近地面时,地面上的正电荷便与闪电前端的强大负电荷相连通了。

  如果在电闪雷鸣的风暴中,你感到头发开始直立,情况不妙!因为你身上的正电荷想要与云中的负电荷相连通,你在被一道梯级先导所吸引。你的头发是可以动的,因而当你身上的正电荷在朝着什么东西移动时,头发便开始摆动了。

  片刻之后,梯级先导接触了地面,或者地面上的正电荷接触到了梯级先导,于是闪电发生了,阵阵电流在云层与地面间往复。从地面上到云层的正电荷被称为“回击(Return Stroke)”,它们其实是闪电真正明亮的部分,而梯级先导几乎是看不见的。

  有时你可以看到闪电在云中或云间生成,那是负电荷所形成的梯级先导从云层的底部上达顶部。

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