闪电shandian
大气中发生的火花放电现象。表现为闪电和雷声。通常出现在雷雨云时期。闪电按发生的部位可分为积雨云云中闪电、云际闪电和云地闪电三种。前两种称为云闪,后一种称为地闪。在自然界中大部分闪电为云闪,地闪较少,只占闪电总数的1/3~1/6。温带地区地闪多于热带地区,地闪对人畜安全威胁较大,已引起人类的关注。
通常积雨云云体的上部存在着一正荷电集中区,云体下部存在着一负荷电集中区。当正荷电区附近局部的大气电场达到104V·cm-1左右时,云中大气便会被击穿,形成连续发光的闪电,并持续向下方负荷电区发展,称为初始闪电,持续时间约200ms,传播速度106cmS-1。当初始闪电到达负荷电区时,又形成不发光的负流光以相反方向沿初始闪电通道向云上发展,与上方正荷电中心相连时形成强闪电过程,称为反冲闪电过程。初始闪电过程和反冲闪电过程构成的放电过程称为云闪。云闪一般沿倾斜方向发展,出现在4~10公里高度,长度约1~3公里,持续时间150~500ms左右。
积雨云云体下部的负荷电集中区的 电场达到104V·cm-1时,出现由云中向地面曲折进行的闪电称为梯级先导。当具有负电位的梯级先导到达距地面5~50m时,形成很强的地面大气电场,并产生从地面某点向上沿梯级先导通道高速发展的闪电称回击,回击比先导明亮,传播速度快。从先导到回击的整个闪电过程称为地闪。人眼把地闪看成是一瞬间的闪光,但通过高速摄影揭示,它往往是由同一条通道彼此间隔约百分之几秒的多次相继放电组成,每次放电称为一次闪击。闪击包含着先导和回击两个过程。先导是为闪电放电建立电离通道的准备过程; 回击的发光度比先导强得多,人们肉眼所见的闪光即为回击。一次闪电是由数次到10多次的闪击组成,整个过程持续的时间约0.2秒,由云中向地面大约输送+库负电荷。闪电光谱大多属于中性的和电离的氮、氧的发射谱线。闪电通道的温度在几微秒内就能达到25000~30000K的峰值。
闪电类型有线状(或称枝状)、带状、片状、球状、联珠状和热闪电(火花)等。其中最常见的是线状闪电。它常常发生在云地之间,是一枝在空中曲折发展的大光柱,闪电的平均长度约2~3公里。带状闪电是由连续几次线状闪电组成,宽度达几十米,可能是闪电通道受到均匀的横向气流作用,以致发生闪电通道横向平移,形成一条很宽的亮带。球状闪电是一种外形象球的发光体,往往出现在线状闪电以后的大气中,有时以2米/秒左右的速度曲折地向地面降落。在空中时,球体直径约几米,到达地面时就只有10~20厘米了,存在时间仅仅几秒钟,个别可达几分钟。它可通过烟囱、门窗缝隙进入屋内,发生爆炸或者消失,爆炸时能击伤人畜,引起火灾,造成严重破坏。其形状奇特,出现突然,闪电时呈橙色或红色,大多无气味,也有的发散出硫磺、臭氧、二氧化碳气味。联珠状闪电的形状象似悬挂在空中的一串 (20~30个) 发光亮点,长度达几十米,持续时间长于线状闪电。片状闪电是积雨云中同一霎那间相当厚度里爆发的放电现象。热闪电是一种常常出现在山区表面曲率很大物体尖端或尖角的放电现象。