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Q1:下大雨的时候,天空为什么会打雷,闪电.?
闪电的成因
雷暴时的大气电场与晴天时有明显的差异,产生这种差异的原因,是雷雨云中有电荷的累积并形成雷雨云的极性,由此产生闪电而造成大气电场的巨大变化。但是雷雨云的电是怎么来的呢? 也就是说,雷雨云中有哪些物理过程导致了它的起电?为什么雷雨云中能够累积那么多的电荷并形成有规律的分布?本节将要回答这些问题。前面我们已经讲过,雷雨云形成的宏观过程以及雷雨云中发生的微物理过程,与云的起电有密切联系。科学家们对雷雨云的起电机制及电荷有规律的分布,进行了大量的观测和实验,积累了许多资料并提出了各种各样的解释,有些论点至今也还有争论。归纳起来,云的起电机制主要有如下几种:
A.对流云初始阶段的“离子流”假说
大气中总是存在着大量的正离子和负离子,在云中的水滴上,电荷分布是不均匀的:最外边的分子带负电,里层带正电,内层与外层的电位差约高0.25伏特。为了平衡这个电位差,水滴必须“优先’吸收大气中的负离子,这样就使水滴逐渐带上了负电荷。当对流发展开始时,较轻的正离子逐渐被上升气流带到云的上部;而带负电的云滴因为比较重,就留在下部,造成了正负电荷的分离。
B.冷云的电荷积累
当对流发展到一定阶段,云体伸入0℃层以上的高度后,云中就有了过冷水滴、霰粒和冰晶等。这种由不同相态的水汽凝结物组成且温度低于0℃的云,叫冷云。冷云的电荷形成和积累过程有如下几种:
a. 冰晶与霰粒的摩擦碰撞起电
霰粒是由冻结水滴组成的,呈白色或乳白色,结构比较松脆。由于经常有过冷水滴与它撞冻并释放出潜热,故它的温度一般要比冰晶来得高。在冰晶中含有一定量的自由离子(OH-或OH+),离子数随温度升高而增多。由于霰粒与冰晶接触部分存在着温差,高温端的自由离子必然要多于低温端,因而离子必然从高温端向低温端迁移。离子迁移时,较轻的带正电的氢离子速度较快,而带负电的较重的氢氧离子(OH-)则较慢。因此,在一定时间内就出现了冷端H+离子过剩的现象,造成了高温端为负,低温端为正的电极化。当冰晶与霰粒接触后又分离时,温度较高的霰粒就带上负电,而温度较低的冰晶则带正电。在重力和上升气流的作用下,较轻的带正电的冰晶集中到云的上部,较重的带负电的霞粒则停留在云的下部,因而造成了冷云的上部带正电而下部带负电。
b. 过冷水滴在霰粒上撞冻起电
在云层中有许多水滴在温度低于0℃时仍不冻结,这种水滴叫过冷水滴。过冷水滴是不稳定的,只要它们被轻轻地震动一下,马上就会冻结成冰粒。当过冷水滴与霰粒碰撞时,会立即冻结,这叫撞冻。当发生撞冻时,过冷水滴的外部立即冻成冰壳,但它内部仍暂时保持着液态,并且由于外部冻结释放的潜热传到内部,其内部液态过冷水的温度比外面的冰壳来得高。温度的差异使得冻结的过冷水滴外部带正电,内部带负电。当内部也发生冻结时,云滴就膨胀分裂,外表皮破裂成许多带正电的小冰屑,随气流飞到云的上部,带负电的冻滴核心部分则附在较重的霰粒上,使霰粒带负电并停留在云的中、下部。
c. 水滴因含有稀薄的盐分而起电
除了上述冷云的两种起电机制外,还有人提出了由于大气中的水滴含有稀薄的盐分而产生的起电机制。当云滴冻结时,冰的晶格中可以容纳负的氯离子(Cl-),却排斥正的钠离子(Na+)。因此,水滴已冻结的部分就带负电,而未冻结的外表面则带正电(水滴冻结时,是从里向外进行的)。由水滴冻结而成的霰粒在下落过程中,摔掉表面还来不及冻结的水分,形成许多带正电的小云滴,而已冻结的核心部分则带负电。由于重力和气流的分选作用,带正电的小滴被带到云的上部,而带负电的霰粒则停留在云的中、下部。
d.暖云的电荷积累
上面讲了一些冷云起电的主要机制。在热带地区,有一些云整个云体都位于0℃以上区域,因而只含有水滴而没有固态水粒子。这种云叫做暖云或“水云”。暖云也会出现雷电现象。在中纬度地区的雷暴云,云体位于0℃等温线以下的部分,就是云的暖区。在云的暖区里也有起电过程发生。
在雷雨云的发展过程中,上述各种机制在不同发展阶段可能分别起作用。但是,最主要的起电机制还是由于水滴冻结造成的。大量观测事实表明,只有当云顶呈现纤维状丝缕结构时,云才发展成雷雨云。飞机观测也发现,雷雨云中存在以冰、雪晶和霰粒为主的大量云粒子,而且大量电荷的累积即雷雨云迅猛的起电机制,必须依靠霰粒生长过程中的碰撞、撞冻和摩擦等才能发生。
Q2:天空只是闪电不打雷怎么回事
音的速度每秒大约300米 一公里以外的闪电大概3,4秒就可以听到打雷,在十公里以外的话,由于受到风向和其他声音的干扰,听到打雷的几率较小,所以你看到的闪电是在十公里以上的范围。
Q3:为什么天空一直在打雷闪电,雨就是下不出来呢?
打雷是带有正负电的两片云接触引起的不下雨是云里的水汽积聚的重量不够或者温度不够
Q4:为什么天空会下雨,还要打雷闪电?
打雷必须具备三个条件,空气层里有一定的抬升力和一定的水汽,气层不稳定,三者缺一不可,而出现降水时,空气层里要有充足的水汽,在一定的升降力作用下,小水滴不断碰撞而成较大水滴,在不断循环反复后,当其重量大于空气上升托力时,就开始降落,大的水滴可降至地面。由于各自形成的条件有先后,所以就出现先打雷后下雨,或是先下雨后打雷的情形。也不一定是先打雷后下雨的。不过在夏季也许先打雷后下雨的多些。因为夏天雷雨中其升降作用力是十分强大的。水滴要形成到一定大,而且大于空气上升托力时要有一个较长过程。
Q5:下雨的时候为什么会打雷闪电呢?
闪电的产生:当天空要闪电的时候,周围会有很多云,那些云是带电的,有些是正极,有些是负极,当正极和负极接触在一起的时候,就会产生火花。因为地面的电压为0,换句话说地面是一个没有电压的导体。
这个时候,地面和天空中的那些带电的云,就形成了一个导体,顺着导体移动,那个电就会往地面移动,就形成了闪电。雷声的形成:一个带负极的云和一个带正极的云,接触在一起会产生火花,在产生的过程中,会有大量电子移动的移动和碰撞,就会发出声音,就形成了雷声。
扩展资料:
雷雨云所产生的闪电,与上面所说的弧光放电非常相似,只不过闪电是转瞬即逝,而电极之间的火花却可以长时间存在。因为在两根电极之间的高电压可以人为地维持很久,而雷雨云中的电荷经放电后很难马上补充。
当聚集的电荷达到一定的数量时,在云内不同部位之间或者云与地面之间就形成了很强的电场。电场强度平均可以达到几千伏特/厘米。强的电场足以把云内外的大气层击穿,在云与地面之间或者在云的不同部位之间以及不同云块之间激发出耀眼的闪光。这就是人们常说的闪电。
肉眼看到的一次闪电,其过程是很复杂的。当雷雨云移到某处时,云的中下部是强大负电荷中心,云底相对的下垫面变成正电荷中心,在云底与地面间形成强大电场。在电荷越积越多,电场越来越强的情况下,云底首先出现大气被强烈电离的一段气柱,称梯级先导。
这种电离气柱逐级向地面延伸,每级梯级先导是直径约5米、长50米、电流约100安培的暗淡光柱,它以平均约150000米/秒的高速度一级一级地伸向地面,在离地面5—50米左右时,地面便突然向上回击,回击的通道是从地面到云底,沿着上述梯级先导开辟出的电离通道。
回击以5万公里/秒的更高速度从地面驰向云底,发出光亮无比的光柱,历时40微秒,通过电流超过1万安培,这即第一次闪击。相隔百分之几秒之后,从云中一根暗淡光柱,携带巨大电流,沿第一次闪击的路径飞驰向地面,称直窜先导。
当它离地面5—50米左右时,地面再向上回击,再形成光亮无比光柱,这即第二次闪击。接着又类似第二次那样产生第三、四次闪击。通常由3—4次闪击构成一次闪电过程。一次闪电过程历时约0.25秒,在此短时间内,窄狭的闪电通道上要释放巨大的电能,因而形成强烈的爆炸,产生冲击波。
然后形成声波向四周传开,这就是雷声或说“打雷”。
而当时的天气是地面气温为零度左右,具备了下雪的条件。而在高空有暖湿空气猛烈爬升,发生了强烈的对流现象,形成了积雨云,所以就产生了一面下雪,一面打雷的天气现象。高空中有好多股气流在不断地运动。
这些气流有的向上跑,有的向下跑,方向不同,速度也不相同,有的快,有的慢。气流的运动使空气中的积云有的向上冲,有的向下降。云和云这之间的磨擦使云带上不同种的电荷。由于同种电荷相排斥,因此正电荷和负电荷分别聚集到云的两端。空气流动越快,云层越厚,带的电就越多。
积云所带的电达到 一定程度,就会穿过空气放电,使两种电荷中和。由于电穿过空气的时候会发热,使空 气迅速地膨胀,从而发出巨大的响声,这就是运输雷。如果带电的积云离地面比较近,也会因静电感就应使地面带上和云的下层不同的电。当带的电达到一定程度时,积云就会向地面放电。
闪电(自然现象)_百度百科