闪电的英语单词怎么读

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闪电是怎么产生的?
由于各类原因,只要正负电荷分别在不同位置不断积累,就会对中间的空气施加电压。当电压超过空气的击穿电压时,空气就会被闪电击穿放电,释放积累的电荷。闪电的高压电流可以瞬间加热附近的空气,空气受热急剧膨胀,发出的声音就是雷声。因为空气中水分子较多时,更容易被击穿,所以雨天闪电更常见,但只要正负电荷积累足够多,就能击穿空气放电,比如下图的火山闪电和生活中常见的各种电火花。


对于常见的雷雨天闪电,因为正负电荷积累位置不同,闪电起点和终点也不同,分为以下三种:
  1. 1.    云地闪电:从云到地面

  1. 2.    云内闪电:从云内部的一个位置到另一个位置

  1. 3.    云间闪电:从一朵云到另一朵云

三种闪电中,我们对云地闪电(又名地闪)的研究最多,因为云内和云间的闪电(又名云闪)虽然更常见,但云层内部变化莫测,很难找到固定支点去研究,而云地闪电很容易击中高耸入云的建筑物避雷针,更方便研究,并且云地闪电直击地面,对我们日常生活的危害也更大,需要研究防护措施。

下面我们就来看一下云地闪电的产生过程,上图的闪电貌似一闪而过,但实际是由两个主要阶段组成:建立导电路线的“先导”过程和负责放电的“回击”过程。

  1. 1.    建立导电路线的“先导”过程

云层底部一开始积累了大量的负电荷(少数情况会积累正电荷),但一开始,没有清晰的路径连通地面。为了找路,负电荷会向下移动,像盲犬一样在探路,所以这个过程叫做“先导”。负电荷肯定会选择阻力最小(电阻小)的路径移动,所以我们最终看到的闪电路径会弯曲成各种形状,那就是它们找到的阻力最小路径,并不是距离最短路径。

负电荷向下移动时,一次探路并不能走太远,每次只能向下探路几十米,但只要探明部分道路,下一次探路就可以沿着已探明的道路,继续向下摸索,所以在“前导”阶段,负电荷探路是在一步一步向下推进,每次可以向下推进几十米,像在一级一级下楼梯,所以这个现象被叫做“阶梯先导”,如下图所示,黄色的“先导”在一级一级向下摸索。

从云端向下的“先导”一步一步接近带正电荷的地面,地面也会产生向上的“先导”来迎接它,两个“先导”相遇时,闪电的路径才最终建立,因为云层带电量大,所以这条路径主要是向下的“先导”摸索出来的。

  1. 2.    负责放电的“回击”过程

“先导”建立路径的过程中,因为没有形成完整的电路,所以放电量并不是很大。建立完整的路径后,巨量的负电荷从云层底部向下打击到地面,因为电流方向是正电荷的流向,所以相当于正电荷从地面向上流云层底部,所以这个现象叫“回击”,这才是大量放电的阶段,我们观察到的明亮闪电也是这时的现象。

“先导”和“回击”共同组成了一次完整的闪击,由于一次闪击持续时间短,不足以释放云层中的大量电荷,首次闪击后,还会有后续闪击继续放电,直到电荷耗尽为止。

后续闪击依然由“先导”和“回击”组成,但此时的“先导”就不再是“阶梯先导”了,因为第一次闪击已经找到了路径,后续的“先导”会继续利用这条路径到地面上,所以此时的“先导”叫“直窜先导”。这两种“先导”在现象上有明显区别,“阶梯先导”因为需要探明阻力最小的道路,所以会像植物的根系一样,分叉并向各个方向探索,但“直窜先导”已经有了明确路径,就基本不再分叉,直接沿着原有道路从云层底部直通地面。

我们观察到的一次闪电现象通常包含了多次闪击,闪击之间相隔只有百分之几秒,所以我们无法分清不同闪击,因为后续闪击会重走直通地面的路径,这条路径的走过的电荷量是最多的,也就是最亮的,所以从下图也可以直接看出,亮度最大的也就是直通地面的路径。

cloud to ground (CG)

lightning/flashes

云地闪电

intra-cloud (IC)

lightning/flashes

云内闪电

cloud-to-cloud (CC)

lightning/flashes

云间闪电

leader

先导

stepped leader

阶梯先导

return stroke

回击

strike

闪击

re-strike

后续闪击

dart leader

直窜先导


图片来源、参考及拓展阅读
Wikipedia词条:Lightning/Volcanic lightning
https://www.rmets.org/metmatters/types-lightning
https://www.nssl.noaa.gov/education/svrwx101/lightning/types/
http://www.kepu.net.cn/gb/earth/weather/thunder/tud004.html
如果对闪电现象感兴趣,可以B站搜索“放慢1300倍下的闪电”,UP主:亿点点不一样。


文末的左右手互搏

为了方便大家理解,本文写法上为很多客观事物赋予了主观意志,而且采用了类比的方式,这些都是不够严谨的。如果文章引起了大家兴趣,可以从Wikipedia下方引用的材料和书籍里继续探索阅读。

最后编辑于:2024/3/5 拔丝英语网

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