雷电是怎么形成的？

雷电是如何产生的

公元1752年美国发明家富兰克林经过多次的风筝试验，总结出雷电是由大气中的电荷产生的。可是直到如今无法说明云为什么带电荷，雷电是如何产生的等问题。参考《新世纪十万个为什么》科学家们虽然知道云带有电荷，可是无法说明云是怎样收集如此强大的电荷。

大多数科学家认为云中产生的电荷是云中的冰和水珠相互产生的作用。科学家们这样认为：

水珠结冰是带有负电荷，冰表面的水带有正电荷，强大的气流把带有正负电荷的云分成上面带有正电荷的水珠，下面带有负电荷的冰等两个层次。

云中产生足够的电荷时，电量不断增加，本该是最佳绝缘体的空气却成为最好的导体，从而电荷在云中由负极流向正极时产生强大的电流，最终生成一次雷电反应。

本校科技兴趣小组的同学们在老师的指导下多次进行试验以及讨

论后得出：科学家们以前对雷电的产生所作出的结论是错误的，我们观察下面的实验来解释雷电

是如何产生的。

上述实验中我们把水蒸发以后送到冰柜最冷的位置，把人造云的下层变成冰球，用鼓风机向柜里吹气把上层变成水珠等两层。带有负电荷的冰球层装一个铜板，带有正电荷的水珠层装一个铜板，然后各自导体连接在电流表正负两个接线上时电流表没有任何变化，如果我们用一台电荷验电器在实验中使用的上下两极铜板分别连接在电荷验电器上，发现两金属箔片会张开，把两个接线头和丝绸摩擦的瓷杆靠近时会相互吸引，而跟毛皮摩擦的塑料杆靠近时会相互排斥，这个实验表明人造云的冰层和水蒸气层共同受负电荷。如此看来科学家们所提出的《水珠结冰是带有负电荷，冰表面的水带有正电荷，强大的气流把带有正、负电荷的云分成上面带有正电荷的水珠，下面带有负电荷的冰等两个层次，云中产生足够的电荷时，电量不断增加，本该是最佳绝缘体的空气却成为最好的导体，从而电荷在云中由负极流向正极时产生强大的电流，最终生成一次雷电反应》说法没有科学依据，假使我们认为水珠结冰是带有负电荷，冰表面的水带有正电荷，可是两正、负电荷会相互化解而跟气流一起上升的电荷是不会存在的。

我们在上述的实验装置中做一些改变再看看结果

这次实验中我们把蒸发的水蒸气封闭在用塑料制作的箱子中，用冰柜把水蒸气变成有冰球组成的云层，然后用鼓风机向冰柜里的植物吹风，植物花盆中气流上升到云层的最上层，把上下安装的铜板接线分别连在电流表的两个接线拄上，发现电流表指针会动。

这次的实验表明：云层最上层（蒸气层）带正电荷的原因是地表面的植物大气压强增加时会产生大量的氧气，从而地表面受正电荷，在强大气流的作用下带正电荷的分子上升到云层，云层水蒸气受正电荷，这样云层上层带正电荷，下层带负电荷，经过不断的凝聚，电压不断上升，电荷云层负极流向正极时产生雷电效果。

（注：塑料箱子中的空气压强没有达到一定的程度的情况下达不到实验目的，产生雷电的时间也很短暂）

众所周知夏天下雨之前大气压强会增加，此时植物产生的大量氧气会增加大气中的氧气含量，从而地表面会受强大的正电荷，地表面的热气流迅速上升到大气上层，因此地表面的正电荷也会跟气流上升，一朵朵云到来时首先雷电多次在云层上层和下层产生，后来云层逐渐接近地表面时雷电在云层和地面之间产生。

实验证明：

夏天地面上的植物进行光合作用时云层产生雷电效果，植物停止生长不产生光合作用时也不会有雷电天气。雷电天气在草原和森林地带多，而干枯地带少，这也是产生雷电的原因之一。

总之：雷电是在自然界中物质本身的电荷在一定条件下从一个物体转移到另一个物体或者从物体的一处转移到另一处运动的证明。

一次雷雨天气后大气中的二氧化碳大量减少，氧气的含量增加，除帮助人类呼吸新鲜的空气以外，还有利于植物的不断生长，所以我们要爱护植物，努力防止空气污染。

闪电的形成过程可分为气流上升、电荷分离和放电三个阶段。

雷雨季节，地面水分受热，水蒸气上升，与冷空气相遇，成为水滴，形成积云。云中水滴由强气流摩擦产生电荷，小水滴容易被气流吸引，形成有负电的云。大水滴形成有正电的云。静电感应会在地球表面和云之间、云和云之间检测到异性电荷，当电场强度达到一定值时，会发生脑运和大地或脑运和脑运之间的放电。

雷电的作用形式

1、直击雷

定义：直接击中建筑物或其他物体的闪电。

危险：直接闪电会对被击中的物体产生高电位，产生过电压和过流，击毙车轴、烧毁树木或倒下、破坏建筑物、引发火灾和爆炸。

2、诱导雷声

定义：是由于雷暴电流的强电场和磁场变化引起的静电感应和电磁感应引起的。

危险：房子里的电线、金属管、大型金属设备放电导致建筑物内爆炸性危险物爆炸或易燃物质燃烧。

3、闪电波入侵

定义：当输电线或金属管道直接受到闪电或感应雷时，闪电波会沿着这条线路侵入室内，形成闪电波入侵。

危险：造成人员、电气设备和建筑物的损坏和损伤。

4、球形雷暴

定义：通常被认为是直径约10 ~ 20厘米以上的非常温度高的特别亮的眩光球。球形雷暴通常发生在闪电后，以每秒几米的速度在空气中漂浮。

如何预防雷电对人体的伤害？

直接闪电：发生闪电现象时，闪电直接袭击人体。人是很好的导体，所以数万到十几万安培的闪电电流从人的头顶通过人体流入双脚。人被闪电击中受伤，严重甚至死亡。

接触电压：通过雷电电流高的建筑物、树木、金属结构等大物体流出时，强闪电电流高的导体会产生数万伏到数十万伏的电压。人不小心触摸这些物体时，受到这种触摸电压的袭击，发生了触电事故。

旁边的闪光：闪电击中物体时，强大的闪电电流通过物体泄漏到地球。一般来说，电流最容易通过阻力小的通道流动。人体的阻力很小，所以如果人在被闪电击中的物体附近，闪电电流会在人头顶上方的高度附近穿透空气，再次通过人体泄漏，受到攻击。

阶跃电压：雷暴从云层泄漏到地球时，会产生电位场。电位的分布越接近地面的闪电点，电位越高，远离闪电点的电位就越低。闪电时，人的双脚站的位置电位不同，这种电位车在人的双脚之间产生电压，电流通过人的下半身。两条腿之间的距离越大，步进电压也越大。

　原因

　闪电，是空气被巨大的电压击穿后产生的电火花。汹涌的电流剧烈地加热临近的空气，使它一瞬间的温度高达15000—20000℃，因而造成临近空气急剧膨胀，临近的气压可瞬间增至一百个大气压以上。紧接着，又发生迅速冷却，空气很快收缩，压力减低。这一骤胀骤缩的过程都发生在千分之几秒的短暂时间内，并产生强有力的冲击波向四面八方扩散。在闪电发生后01—03秒，空气冲击波演变成声波，这就是我们听见的雷声。并且，随着声波不断地向外扩散，能量衰减越来越多，雷声也变得越来越沉闷。

　由此可知，雷是被闪电加热的空气引起的。而雷声会持续数秒的根本原因在于闪电并非始于一个点，而是发生于很大的一片范围内，闪电当中每一处光源也都可被视为一处声音源。比如撕裂天空的闪电，它的实际空间跨度很可能是几万米甚至更大。

　既然已经清楚了产生雷声的机理，那么我们再来看一看，为什么有的雷声短暂而响亮，而有的雷声沉闷冗长呢

　人们常说的炸雷，一般是距观测者很近的云对地闪电所发出的声音。在这种情况下，观测者在见到闪电之后，几乎立即就听到雷声;有时甚至在闪电同时即听见雷声。因为闪电就在观测者附近，它所产生的爆炸波还来不及演变成普通声波，所以听起来犹如爆炸声一般。

　如果云中闪电时，雷声在云里面多次反射，在爆炸波分解时，又产生许多频率不同的声波，它们互相干扰，使人们听起来感到声音沉闷，这就是我们听到的闷雷。一般说来，闷雷的响度比炸雷来得小，也没有炸雷那么吓人。

　拉磨雷是长时间的闷雷。雷声拖长的原因主要是声波在云内的多次反射以及远近高低不同的多次闪电所产生的效果。此外声波遇到山峰、建筑物或地面时，也产生反射。有的声波要经过多次反射。这多次反射有可能在很短的时间间隔内先后传入我们的耳朵。这时，我们听起来，就觉得雷声沉闷而悠长，有如拉磨之感。

　注意

　①在打雷下雨时，严禁在山顶或者高丘地带停留，更要切忌继续蹬往高处观赏雨景，不能在大树下、电线杆附近躲避，也不要行走或站立在空旷的田野里，应尽快躲在低洼处，或尽可能找房层或干燥的洞穴躲避。

　②雷雨天气时，不要用金属柄雨伞，摘下金属架眼镜、手表、裤带，若是骑车旅游要尽快离开自行车，亦应远离其它金属制物体，以免产生导电而被雷电击中。

　③在雷雨天气，不要去江、河、湖边游泳、划船、垂钓等。

　④在电闪雷鸣、风雨交加之时，若旅游者在旅店休息，应立即关掉室内的电视机、收录机、音响、空调机等电器，以避免产生导电。打雷时，在房间的正中央较为安全，切忌停留在电灯正下面，忌依靠在柱子、墙壁边、门窗边，以避免在打雷时产生感应电而致意外。

　当发生雷击时，旅伴应立即将病人送往医院。如果当时呼吸、心跳已经停止，应立即就地做口对口人工呼吸和胸外心脏按摩，积极进行现场抢救。千万不可因急着运送去医院而不作抢救，否则会贻误病机而致病 死亡。有时候，还应在送往医院的途中继续进行人工呼吸和胸外心脏按摩。此外，要注意给病人保温。若有狂躁不安、痉挛抽搐等精神神志症状时，还要为其作头部冷敷。对电灼伤的局部，在急救条件下，只需保持干燥或包扎即可。

　雷雨天气发生时，即使在安装了避雷针的情况下，也应该迅速拔掉室内电视、电冰箱以及天线电源的插头，防止空间电磁波干扰造成不必要的损失。此外，从电闪雷鸣的形成和发生过程来看，空旷场地上、建筑物顶上、高大树木下、靠近河湖池沼以及潮湿地区是雷击事故多发区。

　打雷能玩电脑吗

　曾经有专家这样回答过这个问题。当建筑物按规范要求安装了相应的防雷装置后(避雷针就是引雷入地)，使用家电设备是比较安全的，用户可以查明自己房屋所在的楼房是否有防雷装置合格证或防雷装置检测报告，以防意外。

　楼层高的容易被雷打到，注意关闭门窗，预防雷电直击室内或者防止侧击雷和球雷的侵入。把线路断开，并拔下电源插头，别让电视机、电脑等引雷入室。不宜用淋浴器、太阳能热水器，因水管与防雷接地相连。楼层低的相对比较安全。

　对于如何防止电脑被雷击主要是注意平时应该养成良好的使用电脑习惯，比如使用玩电脑后将电源插头拔掉，另外对于打雷能不能玩电脑，这个问题我只能说，如果雷不大，房子比较矮，区域电比较稳定，打雷玩电脑就完全没问题的，主要是在打打雷的情况下应该注意，尤其是比如防止没有避雷针的情况下更应该注意。最后要说的是打雷导致电脑被击中的概率极低，因此一般都是没事的，可以放心的使用，但打大雷的时候，最后关闭电脑比较好。

雷产生的原因是因为云朵之间会产生正电核，同时也会出现摩擦的情况，并且大量的放电。也会产生高温，所以才会出现大气的迅速膨胀，最终能够听到的就是雷声。

雷与电通常是相伴出现的，一般出现在夏季的午后或傍晚。这两个时段地面的热空气携带大量水汽上升，形成积雨云。积雨云各部位聚集着大量正负电荷，形成雷雨云。云层中的电荷越积越多，就会形成雷电。

雷电天气时，可以穿胶鞋出门起到绝缘的作用。头顶炸雷时，若找不到避雷场所，应找地势低的地方蹲下降低重心。不要在大树底下避雨，打雷时最好离大树5米远。

闪电的形成：

众所周知，雷雨季节的雷电和绝缘材料在高压电场中电离击穿导电是一个道理。雷雨天气，带电云层形成的高压电场强度很大。通常情况下，带电云对地球放电就是这种情况。云在正电荷区属于高电位，地在负电荷区属于低电位。

空气体本来是不导电的，但是在强电场力的作用下，气体原子核最外层的电子会被电场力激发，从而导致带电离子的跃迁和优雅形成。获得电子的原子称为负离子，失去电子的原子称为正离子。在电场力的作用下，带电离子可以形成电子流。

闪电和打雷都是让人心生畏惧的自然现象，它们多发于湿热的夏季，打雷、闪电的前提是“雷雨云（积雨云）”的形成。当空气中的水蒸气含量较高时，很容易形成积聚能量的雷雨云（积雨云），从而造成打雷、闪电、雷雨等。

闪电：高强度的放电现象

云层中充满了带电的微尘粒子和水分子。这些微小的尘粒有的带正电、有的带负电。负电微尘粒子主要集中在云的底层，而带正电的粒子则漂浮在云的顶层。在积雨云形成的同时，粒子间正负极电荷产生了分离，从而在积雨云中形成电压。这种积雨云内的电压有时能够达到几百万伏特，最终会以闪电的形式释放电。

闪电是一种高强度的放电现象，它不仅仅发生在不同电荷的云层间，还会发生在云层与地面之间。一场雷雨不只产生一次闪电，每次雷雨都会形成许多个大小差不多的雷暴云泡，它们互不干扰地各自运行，一些雷暴云泡会逐渐消散，还有一些会继续产生，当不再有新的雷暴云泡产生时，雷雨天气随之结束。简单来说，闪电就是电能转换到光和热的过程中，空气温度骤然上升时产生的光和亮。

打雷：受热膨胀的轰隆声

每次闪电过后，雷声都会随之而来，它是闪电在瞬间产生高温的结果。由于空气在受热时会膨胀，由此产生的气压会以声波的形式传播开，并在云层和地面之间来回反射，从而产生轰隆隆的雷声。

15到20千米范围内的人都能听到雷声，通过雷声还能判断闪电与你的距离。由于声音在空气中的传播速度大约为每小时1224千米，相当于每秒340米，所以当你看到闪电时开始计时，直到听到雷声为止，用计时的秒数乘以340，就能得到闪电到地面的距离了。如果从你的感官出发，你觉得闪电和雷声几乎同时发生，就表示它们离你很近很近。

雷电趣闻：闪电是否更容易击中男性？

通常情况下，无需对打雷闪电过度担惊受怕，但是偶尔出现的雷击现象，以及由雷电引发的飓风需要引起注意。有时雷电来的时候，人们正好处在户外，为了安全起见，迅速躲进室内才能比较安全。

雷击致死的事件时有发生，但并不是所有被闪电击中的人都会有生命危险。据统计，全世界每年大约有几千人会死于雷击，致伤人数是致死人数的5-10倍。这是由于大部分闪电电流并没有经流人体，而是从皮肤表面流走了。所以遭到雷击致伤的人，大多是受到了巨大的惊吓，出现神情恍惚、暂时失聪、视觉障碍等症状。同时，雷击还会在被击中者的皮肤表面留下像蕨类植物一样的伤痕。

在雷击致死致伤的人中，有80%都为男性。这并不是什么特殊的现象，而是一个简单的概率学问题。男性通常在户外的可能性要远远高于女性，他们被雷电命中的可能性也就越高。

中国传统文化中的雷公电母

在中国传统文化中，雷公电母的形象其实是古代先民们对于雷电现象的自然崇拜。远古时代，气候变化异常，雷电有时会击毁树木，伤及人畜，古人认为这是雷公在发怒，所以产生恐惧感，并对雷公加以崇拜。雷公形象众多，在《山海经》中说雷泽有个雷神，龙身人头，据说伏羲的母亲就是踩到了他留下的大脚印，感而受孕生了伏羲。雷神半人半龙的形象，与龙腾在天的观念有关，而其腰间有鼓，鼓一响就会发出雷声。

电母又被称作闪电娘娘、金光圣母。电母信仰可以说是从雷公信仰中分化出来的。早期雷公掌控者雷电大权，所以也被称为“雷公电父”，后来人们按照阴阳对立、男女配对的思想，从雷公中拆分出电父，其性别也随之成为女性，即电母。她的形象常手持镜子做打出闪电状。雷公电母常被作为风雨神，一起被侍奉。

以上从科学原理解释了雷电形成的原因，以及在古代人们由于缺乏科学知识，对雷电的自然崇拜。

球形闪电是一种十分罕见的闪电形状。闪电，有线形、带状、火箭形和球形四种。最常见的是线形，球形闪电出现很少，但半个多世纪以来，人类共记录了4000多次球形闪电现象。

1981年，一架"伊尔-18"飞机从黑海之滨的索契市起飞。当时天气很好，雷雨云远离飞行线40公里。当飞机升到1200米高空时，突然一直径为10厘米左右的火球闯入飞机驾驶舱，发出了震耳谷聋的爆炸声后随即消失。但几秒钟后，它又令人难以置信地通过密封金属舱壁，在乘客舱内再度出现。它在惊乱一团的乘客头上漂浮着，缓缓地飘进后舱，分裂成两个光亮的半月形，随后又合并在一起，最后发出不大的声音离开了飞机。驾驶员立即着陆检查，发现球形闪电进出的飞机头尾部各钻了个窟窿，雷达和部他仪表失录，但飞机内壁和乘客没有受到任何损伤。

据气象专家介绍，球形闪电似一团火球，约有篮球那么大，偶尔也有直径几米甚至几十米的。球形闪电多半在强雷雨的恶劣天气里才会出现。球形闪电有个怪脾气，见缝就钻，常常从门窗、烟囱、甚至缝隙中钻入室内，有时能沿着导线以每秒2米左右的速度前进并燃烧。它一般沿水平方向移动，有时也停留在空中不动，或缓慢地降落。有的球形闪电在移动中还能自旋，有的则会反弹。它移动时发出嘶嘶声，消失时发出爆炸的巨响，振动能量足以破坏一般的建筑物。由于爆炸时空气发出了化学反应，生成了臭氧和一氧化氮，故球形闪电消失后有一股难闻的味道。

球形闪电虽是一个灼热的火球，但当它靠近一些易燃物体如树木、纸、干草时，并不起火灾，而在爆炸的一瞬间却可以烧掉潮湿的树木和房屋。如若落进水池，球形闪电会使水沸腾。它能轻而易举地穿过玻璃 ，又可从门缝、烟囱里钻到房屋之内。所以像以上发生的事件也就不足为奇了。

奇怪的是，球形闪电到底是何种物质一直没人能回答这个问题。有几种假设：有人认为球 形闪电是一种带强电的气体混和物；有人则推测是化学反应堆；还有人认为是一种氮氧化合物；更有学者说它是一团高度电离的空气囊。

实验中，研究人员发现，将土壤样品暴露在跟闪电过程一样的条件下，就会产生含有硅的纳米微粒，其被氧化的速率与球形闪电平均8秒的生命周期是一致的。研究人员由此提出一种理论，即，土壤被雷电击中后，会向大气释放含有硅的纳米微粒，来自雷电袭击的能量以化学能的形式储存在这些纳米微粒中，当达到一定高温时，这些微粒就会氧化并释放能量，形成球形闪电。

还有一种说法就是，目前观测到的部分UFO，也是一些高空球形闪电，发出奇怪的光，似一个大火球

以上诸种说法，都有待于科学研究的进一步证实。

俄罗斯科学家最近在实验室中成功制造出了球状闪电，这将有助于人们对球状闪电进行直接研究。

球状闪电，一种由等离子体构成的闪电，在雷雨天气里往往带来很大的破坏力，造成人员和财物巨大损失。这种闪电存在时间很短，较难追踪，此前，球状闪电对人们来说仍然是个谜。

据俄《科学信息》杂志报道，俄罗斯科学院圣彼得堡康斯坦丁核物理研究所专家在研究中发现，球状闪电由呈阳性的氢离子和呈阴性的氢氧基离子构成，球状闪电中的这些离子被水汽包裹着，水分子能够阻止两种离子结合到一起，从而使得球状闪电能够存在一些时间。根据这种特点，他们在实验室中制造出了球状闪电。

实验所用装置由一个连在一起的电容器组和两个电极组成，其中一个电极是铜线圈，放置在聚乙烯容器的底部，并在容器中盛放了自来水；另一个由碳棒组成的中心电极放在容器水面以上的地方。当中心电极的碳棒被滴上水滴时，两个电极之间会有电流通过，其持续时间非常短暂。在电路的短暂接通和关闭过程中，中心电极会释放出等离子束，并且分离出发光的等离子粒团，大小从10厘米到18厘米不等，温度不超过60摄氏度，一般在02秒到05秒后消失。

进一步研究发现，如果两个电极之间的距离合适，等离子粒团会呈现圆球状，成为球状闪电。此外，中心电极所使用的材料不同，这种人工球状闪电也会呈现出不同的颜色，比如使用碳做中心电极，闪电中心会呈现淡紫色，外面呈淡**；用铁做中心电极，闪电呈淡白色。专家还发现，等离子粒团的存在时间受中心电极尺寸大小和几何形状、两个电极之间的距离、电流强度和持续时间、水的温度和导电性等多种因素的影响。

专家指出，虽然实验室条件下制造出来的球状闪电的尺寸没有自然条件下形成的球状闪电大，但是科学家通过这种方法可以对球状闪电进行直接研究。