闪电雷鸣是自然界最为雄伟壮观的景色之一,但由于它给人们的生命财产和生产活动造成严重危害,引起人们的极大关注。随着科技的不断发展,迄今人们还在探索它的奥秘并寻找避免其危害的方法。
讲到雷电的形成,就要涉及积雨云起电机制。积雨云带电是高空大气剧烈运动的结果。雷云带电总是伴随着大气垂直对流运动和形成降雨过程。积雨云中电荷的分布是不均匀的,而是形成许多堆积中心,电场强度也不一样。局部地区大气分子达到临界击穿场强(104伏/米量级)时,在雷云中便形成了梯式先导放电。雷电的运动是线性的,其平均速度是20~30公里/小时。对地放电和云间放电的比例是有变化的,根据统计一般为1:4。如果每分钟出现1次地闪,则会另外发生3~4次云闪。
我们关心的是雷云对大地的放电。而雷云对大地的雷击放电由几个间歇的局部放电组成。每次放电都有几个毫秒的发光过程,称为一个“冲击”。正常每一次闪电中有3~4次冲击,每次冲击相隔约几十毫秒。由大气电学资料可知,在雷雨云第一次闪击后,大多数情况下,再经过二十多秒钟后才能产生第二次闪击。即一次闪电所消耗的电荷在几十秒中得到补充和恢复。开始第二次冲击出现一个长约50米的发光通路,平滑地向地面运动,形成箭形先导放电。所以,我们听见的雷声来源于闪光发生后以334米/秒的速度传播。雷电先导的尖端和被击点间的距离,叫做“闪击距离”,大约是60米。由有关的原理说明,在先导的尖端小于两百米的高度时,其前进不受地上和地下特征的影响。闪击或放电,低强度放电可能以一个角度向建筑物靠近。同样对高层建筑的闪击而触发因素是从建筑物顶端开始闪击。建筑物的高度h≤100米,这个因素可以忽略,当h≥250米,触发的各种放电就严重
闪电的形状最常见的有线状(或枝状)闪电和片状闪电。球状闪电是一种十分罕见的闪电形状,但却最引人注目,它像一团火球,有时还像一朵发光的盛开着的“绣球”菊花。它大约有人头那么大,偶尔也有直径几米甚至几十米的。球状闪光有时候在空中慢慢地转游,有时候又完全不动地停留在空中,它有时候发出白光,有时候又发出像流星一样的粉红色光。球状闪电“喜欢”钻洞,有时候,它可以从烟囱、窗户、门缝钻进屋内,在房子里转一圈后又溜走,球状闪电有时发出“咝咝”的声音,然后一声闷响而消失,有时又发出轻微的噼啪声而不知不觉地消失,球状闪电消失以后,在空气中可能留下一些有点像臭氧的臭味。球状闪电的生命史不长,大约为几秒钟到几分钟。