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閃電( lightning ),一般是專指對流層大氣放電,是靜電放電現象的一種。當空氣作為一種介質時,空氣中的各種微粒互相碰撞和摩擦便會使該空氣介質兩面的正負電荷的量持續積累,這時加於該空氣介質的電壓也會同時增加,當局部電壓達到當時條件下空氣的擊穿電壓時,該空氣介質的局部便會發生電擊穿而持續成為等離子體,使電流能夠通過原來絕緣的空氣。這時通過空氣的電流也會將空氣急劇加熱,使空氣膨脹而產生聲。

閃電的電流很大,其峰值一般能達到幾萬安培,但是其持續的時間很短,一般只有幾十微秒[1]。由於持續時間短,閃電輸送的能量相對不大,不過閃電的功率卻可以很大。在夏季的潮濕的天氣下,豐富的水分子會令該空氣介質所要求的擊穿電壓降低,因此較易發生閃電,而冬季下雪時也是同一情況。概括而言,當某介質的擊穿電壓因該介質的性質改變而下降,便有較大機會發生放電現象。

發生因素

當上升氣流將小水滴抬升,使它們產生過冷至攝氏-10度到-20度。這些過冷的小水珠會和冰晶相碰撞產生柔軟的冰水混合物—軟雹,這些碰撞會使冰晶帶有正電、軟雹帶有負電。此時上升氣流會繼續將較輕的冰晶(帶正電)抬升,軟雹則因較重而落至雲的中下層,進而造成雲層上半部帶正電,下半部帶負電的電荷分離現象。此電荷分離過程使雲間的電位差不斷增加,直到足以釋放而形成閃電。掉落中的晶和小水珠通過地球的自然電場會產生電極化的現象。碰撞中的冰粒會因靜電感應而帶電。

類型

按其在空氣中發生的部位,大概可分為中、雲間或雲地之間三大種類放電。雲中放電占閃電的絕大多數,雲地之間放電者則是對人類的生產和生活產生影響的主要形式。

影響

一般農夫隻身在空曠地下田,就具有尖端放電的效果(避雷針就是運用此一的原理,並且做到接地的功能),很容易成為雷電擊中的目標。閃電破壞力很大,若擊中人體,身上的水分會瞬間蒸發,並可擾亂人的心跳而致人於死地,也會使人燒焦,稱為雷殛。就算因為身上金屬飾品的誘導而沒有被正面擊中,也可以把電力透過地面傳送到人體,死亡率為10%~30%[2]。若在森林發生,有可能造成森林大火,而若在沒有保護措施的情況下,電器用品被擊中時可能會發生爆炸或是跳電等情形。飛機雖然因為金屬外皮的導電性,可免於電流流入內部,但若過於強大會有可能影響儀器的使用而導致問題發生。

而閃電擦過絕緣體或高電阻物品時,會產生熱效應,形成大量熱,燃燒該物品。

視頻

閃電 相關視頻

自然志之閃電
實拍:閃電的力量

參考文獻