23.千里镜——闪电
闪电的产生
闪电，在大气科学中指大气中的强放电现象。按其发生的部位，可分为云中、云间或云地之间三种放电。闪电的放电作用通常会产生闪电光或电光。雷电起因一般被认为是云层内的各种微粒因为碰撞摩擦而积累电荷，当电荷的量达到一定的量值，云层间或者云层与大地之间的等效电压达到或超过某个特定的值时，会因为局部电场强度达到或超过当时条件下空气的电击穿强度从而引起放电。空气中的电力经过放电作用急速地将空气加热、膨胀，因膨胀而被压缩成等离子，从而产生了闪电的特殊构件——雷（冲击波的声音）。
雷雨云所产生的闪电，与弧光放电非常相似，如果我们在两根电极之间加很高的电压，并把它们慢慢地靠近。当两根电极靠近到一定的距离时，在它们之间就会出现电火花，这就是所谓“弧光放电”现象。只不过闪电是转瞬即逝，而电极之间的火花却可以长时间存在。因为在两根电极之间的高电压可以人为地维持很久，而雷雨云中的电荷经放电后很难马上补充。当聚集的电荷达到一定的数量时，在云内不同部位之间或者云与地面之间就形成了很强的电场。电场强度平均可以达到几千伏特每立方厘米，局部区域可以高达1万伏特每立方厘米。这么强的电场，足以把云内外的大气层击穿，于是在云与地面之间或者在云的不同部位之间以及不同云块之间激发出耀眼的闪光。这就是人们常说的闪电。
在夏季的雷雨天气雷电现象较为常见。它的发生与云层中气流的运动强度有关。当雷雨云移到某处时，云的中下部是强大负电荷中心，云底相对的下垫面变成正电荷中心，在云底与地面间形成强大电场。在电荷越积越多，电场越来越强的情况下，云底首先出现大气被强烈电离的一段气柱，称梯级先导。
电离气柱逐级向地面延伸，每级梯级先导是直径约5米、长50米、电流约100安培的暗淡光柱，它以平均约150000米每秒的高速度一级级地伸向地面，在离地面5～50米左右时，地面便突然向上回击，回击的通道是从地面到云底，沿着上述梯级先导开辟出的电离通道。回击以5万公里每秒的更高速度从地面驰向云底，发出光亮无比的光柱，历时40微秒，通过电流超过1万安培，这即第一次闪击。
相隔几秒之后，从云中一根暗淡光柱，携带巨大电流，沿第一次闪击的路径飞驰向地面，称直窜先导，当它离地面5～50米左右时，地面再向上回击，再形成光亮无比光柱，这即第二次闪击。接着又类似第二次那样产生第三、四次闪击。通常由3～4次闪击构成一次闪电过程。一次闪电过程历时约0.25秒，在此短时间内，窄狭的闪电通道上要释放巨大的电能，因而形成强烈的爆炸，产生冲击波，然后形成声波向四周传开，这就是雷声或说“打雷”。
云中放电占闪电的绝大多数，云地之间放电则是对人类的生产和生活产生影响的主要形式。闪电的电流很大，其峰值一般能达到几万安培，但是其持续的时间很短，一般只有几十微秒。所以闪电电流的能量不如想象的那么巨大。不过雷电电流的功率很大，对建筑物和其他设备尤其是电器设备的破坏十分巨大，所以需要安装避雷针、避雷器等以在一定程度上保护这些建筑和设备的安全。
知识链接
雷电天气的自我保护
在建筑物附近和室内时，应注意以下4点：
第一，不能停留在楼（屋）顶。(www.xing528.com)
第二，要注意关闭门窗。对钢筋水泥框架结构的建筑物来说，关闭门窗可以预防侧击雷和球雷的侵入。大多数球雷会沿建筑物的烟囱、窗户、门进入室内，在室内运动数秒钟便逸出，逸出时易引起爆炸。
第三，在雷击时不宜接近建筑物的裸露金属物，如水管、暖气管、煤气管等，更应远离专门的避雷针引下线。
第四，不要使用未加防雷设施的电器设备。
在雷暴天气条件下，当人们在建筑物的外面时，又该如何保护自己的安全呢？
1.不要进入棚屋、岗亭等低矮建筑物。由于低矮的建筑物都没有防雷设施，并且大都处在旷野中，是开阔地面上较高的突出物，容易吸引闪电先导。
2.不要躲在大树底下。当暴风雨来临时，一般人都会很自然地跑到大树底下去避雨，殊不知，往往是避过了雨淋却惹来了灾祸。
3.不要在旷野中打雨伞等金属物体。
4.不要在水面或水陆交界处作业。
5.不要快速开摩托车、骑自行车。
6.不要进行户外球类运动。
夏季外出郊游或生产，最好携带非金属的防雨用具，如塑料雨衣、木柄或塑料柄雨伞；旷野中避雷时最好将身上金属物摘下，放在几米距离之外；打雷时避雨切忌狂奔，因为步子大了通过身体的跨步电压就大，容易伤人；不要随便在楼顶或屋顶设置金属天线，包括晒衣铁线，万一发生了不幸的雷击事件，同行者要及时报警求救，同时为伤员或假死者做人工呼吸和体外心脏按摩。
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