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闪电是如何工作的

由:约翰Zavisa

雷暴

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明亮的白蓝色闪电是由它的高温引起的。闪电比太阳表面还要热。
©摄影师:John Leaver |机构:Dreamstime.com

在雷暴中暴风云是带电的就像天空中的巨型电容器。云的上部是正的,下部是负的。云如何获得这种电荷在科学界还没有达成一致,但下面的描述提供了一个可能的解释。

在水循环过程中,水分可以在大气中积累。这种积累就是我们所看到的云。有趣的是,云可以包含数百万悬浮在空中的水滴和冰。随着蒸发和凝结过程的继续,这些液滴在上升过程中与其他正在凝结的水分碰撞。此外,上升的水分可能会与正在降落到地球或位于云层较低部分的冰或雨夹雪相撞。这些的重要性碰撞是电子从上升的湿气中脱落,从而产生了一个电荷分离

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新脱落的电子聚集在云的较低部分,给它一个负电荷。刚刚失去一个电子的上升的湿气带着一个正电荷到云的顶部。超出了碰撞,冻结扮演着重要的角色。当上升的水汽遇到上层云区域较冷的温度并开始冻结时,冻结的部分变成带负电荷,而未冻结的水滴变成带正电荷。在这一点上,上升的气流有能力把带正电的水滴从冰中带走,并把它们带到云的顶部。剩下的冰冻部分可能会落到云的较低部分或继续落在地面上。结合碰撞和冻结,我们可以开始理解云是如何获得闪电所需的极端电荷分离的。

当电荷在云中分离时,也会有电场这与分离有关。像云一样,这个场在低区域是负的,在高区域是正的。

电场的强度与云中电荷的积累量直接相关。碰撞和冻结继续发生,云的指控顶部和底部增加,电场变得越来越强烈,所以强烈,事实上,地球表面的电子排斥深入地球强负电荷的较低部分的云。这电子的排斥使地球表面获得强烈的正电荷。

现在所需要的就是导电路径使负云底部与正地表接触。强电场,某种程度上自给自足,创造了这条路径。

我们来看看闪电产生过程的下一个阶段,空气电离。