我们都知道,闪电除了发出一种明亮的电火花外,还伴有强大的雷声。雷声是怎样出现的呢?在闪电通道中的极短时间内,会有大量的闪电电流流过。带电的空气突然剧烈地加热,温度骤然增至2万℃。空气由于受热而迅速膨胀,使那里的气压突然增加上百倍。这个过程是在千分之几秒的时间内发生的。闪电通道里空气膨胀的结果,引起通道内产生与爆炸相仿的声波震荡。这种空气震荡传到我们耳朵里就是雷声。
更准确地说,在闪电爆发的那一瞬间,发出的是一种“冲击波”,它以5千米/秒的速度向四面八方传播。在向外传播的过程中,冲击波的波长逐渐增加。从闪电发生的时刻算起,经过0.1~0.3秒,冲击波就完全变成声波。
测量雷声频率的结果表明,雷声频率的大部分不超过100赫兹。雷声中能量最大的频率是0.25~2.00赫兹,这种振荡不能为人的耳朵所感觉。因此,雷声中听不到部分的能量比听得到部分的能量要大得多。
为什么每次闪电后我们听到的是经久不息的、连续的隆隆声呢?从前,人们以为由于闪电的通路很长,一般是几千米长,闪电发出的声音远近不一,因而传来的声音也有先有后,于是我们听到的也就是连绵不断的隆隆声了。但是,根据计算,证明这种说法是不完全合理的。现在公认的看法是,雷声拖长的原因在于声波的反射。当声波遇到建筑物、山峰、地面时被反射,有的声波经过几次反射,可能几次传入我们的耳中。所以,雷声不但被加强了,而且拉长了。(www.xing528.com)
另一个原因是,当闪电引起的爆炸波分解时,产生许多声波,这些声波互相干扰或加强,我们便会听到隆隆的雷声。
雷声虽然很大,但不会传播得太远。观测证实,在离闪电20千米远的地方,只能隐隐约约地听到雷声。在极个别情况下,才能听到60千米以外的声音,再远就听不见了。李国庆等专家认为,这可能有两个原因:一是雷声在云雨中传播损耗太大;二是雷雨时空气的温度随高度降低很快,高层空气密度小,低层空气密度大,而声音在密度不同的空气介质中传播的速度不同。所以,当雷声从高空传向地面时,会逐渐向天空的正下方折射而传不远,致使离闪电源较远的地面观测者就听不到雷声了。夏天的夜晚,远处电光闪闪,却听不到雷声轰鸣,就是这个道理。至于云中的闪电,由于空气较稀薄,爆炸波的能量比云对地的闪电更少,我们就更容易见闪电而不闻雷声了。
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