閃 電 的 過 程
閃電是自然界的介電崩潰過程,空氣是良好的絕緣體,它可以阻擋電流流過。若要發生閃電,雷雨雲和地球表面必需累積極大數量的相反電荷。
雷雨雲是在非常不穩定的環境下形成的,其中存在上升氣流和下降氣流。上升氣流把水氣從雷雨雲的低處傳送到高處,在高處水氣凝結成稱為軟雹的半凝固狀水氣,見圖1。同時,下降氣流把軟雹從雷雨雲的高處傳送到低處,在低處軟雹會再次變回水氣。整個過程不斷重複。
圖1: 上升氣流、下降氣流及電荷的累積
上升的水氣和下降的軟雹在升降過程的途中相遇,水氣上的電子會轉移到軟雹。由於電子帶有負電荷,因此雷雨雲的底部帶負電荷,而頂部帶正電荷。
由於雷雨雲的底部帶有負電,在地球表面開始累積大量的正電荷粒子,這些電荷會集中分佈在樹、建築物頂部等高聳的物體。
一條稱為"步進導流"的隱形負電荷通道,會從雷雨雲的底部迅速地一步一步邁向地面,見圖2a。
當"步進導流"到達地面上較高物體的時候,正電荷會自己延伸一條通道去接近負電荷,這個過程稱為"回擊",見圖2b及2c。當通道形成時,電荷間的轉移就會產生我們所看到的閃電。
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圖2: 閃電的過程 |