闪电是从下向上劈的?

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  胖妞与竑殊的故事

  在大学物理四级研究性实验答辩完成的日子里,竑殊牵着女朋友胖妞的小胖手在一教前面樱花大道上散步。刚刚答辩完大气科学课题的竑殊显得格外兴奋……

  胖妞,你知道什么是闪电吗?

  

  

  《疯狂动物城》的树獭

  

  闪电+龙卷(摄于佛罗里达)

  

  闪电?树獭?还是下雨的时候在室外噼里啪啦闪的那玩意儿嘛?

  下雨时候那玩意儿,就咱之前看的那个视频。我们知道闪电分为云闪和地闪,云闪指发生在云体之间或者云体内部的闪电,地闪指发生在云地之间的闪电。

  

  闪电是一种发生在大气中的一种瞬时高电压、大电流、强电磁辐射的灾害性天气现象。闪电不只是线状的,还有带状闪电、球状闪电、联珠状闪电、黑色闪电等。

  

  噢(一脸嫌弃)云闪关我什么事?

  呃,这个……

  

  那我们就说地闪吧。你觉得地闪有多长?

  

  

  

  多……长?(小声嘀咕)对流层顶大概10km,平流层无云,那闪电的尺度应该和对流层差不多吧。我猜可能十几千米?

  哪儿有那么长哦!一道闪电的长度可能只有数百米(最短的为100米),但最长可达数千米。我再问你,闪电通道有多粗?

  

  

  

  看起来,可能有好几米吧?

  哈哈哈傻妞!不止!几十米到几百米呢!我再问问你哈,你觉得闪电是怎么放电的?

  

  

  怎么放电?不是从上往下劈就完了吗?

  嘿嘿,胖妞儿答对了一半。我们看到的闪电实际上是从下往上传播的啦!咳咳,作为石头科普工作室的正式成员,我有必要向你认真解释一下闪电传输过程!

  

  预备过程:电荷积累

  

  水分子在高空分解和摩擦的过程中会产生两种静电,有云层时,使云层上端带正电荷,云层下端带负电荷,并且地面带正电荷。上述情况下形成的地闪多为电流向上的地闪,即负地闪。而晴天时各区极性相反,因此闪电主要为正闪

  云内预击穿过程

  

  当电荷积累到一定程度,云中电荷产生的电场大于大气临界电场(约为)后,大气会被击穿,此时云下部均带负电荷,且负电荷向下移动,从而引发梯级先导。

  梯级先导过程

  云下部流出的负电荷在云地间电场作用下向地面移动,产生一系列(向下)梯级先导成阶梯状向下传播,其平均传播速度为300km/s左右,总持续时间一般为几十毫秒。负电荷通过的地方形成一段电离的气柱,此即闪电通道,简称通道或闪道。

  连接先导过程

  

  电离气柱向地面延伸,在离地面5—50米左右时,地面附近已有很强的大气电场,与云中预击穿过程类似,地面也会形成一个从下向上发展的极性与梯级先导相反的连接先导。

  首次回击过程

  

  梯级先导与连接先导连接后,两种先导中的正负电荷中和,产生一条非常明亮的光柱,且连接先导沿着上述梯级先导开辟出的电离通道迅速向上与负电荷中和,在这个过程中会产生很强的电流和电磁场

  

  往后的“直窜先导过程”和“继后回击过程”与前面所述过程类似。若只有一次回击过程,称为单回击闪电;若闪电中有多个回击过程存在,我们称之为多回击闪电

  一般来说,对于一个闪电通道,可进行约3次回击过程,一般不超过10次,但最多可达26次!!!

  

  嗯……

  完了完了,傻妞儿不高兴了

  怎么办???怎么办???

  怎么哄???

  噢!你看地闪放电过程,像不像我追你的亚子?我追你追了大半个对流层,在就快追到你的时候,要是没有你的回应,我们怎么可能产生那么绚烂爱的火花呢?

  

  

  嘿,你怕不是个傻子。

  你看啊,因为有最初的电荷分布,并达到了一定强度才能产生预计穿,云底才会产生梯级先导,越过大气传播到进地面,得到地面的回击才会有那么激烈的碰撞。是不是很像一段感情的产生呢?必定要有最初的相互吸引,必定要有其中一方先做出迈步,而另一方必须有回应,才能产生出……胖妞和竑殊,不是吗?

  

  THE END

  (本故事纯属虚构,如有雷同,不胜荣幸)

  参考资料及图片来源:

  [1]肖桐.地闪电流反演及其特征研究[D].成都:成都信息工程学院.信号与信息处理-雷电物理与探测

  [2]陈渭民.雷电学原理[M].气象出版社,2003

  [3]部分图片来自网络

  人物

  竑殊

  热爱学习、科普成性的大气科学专业的男孩子

  

  

  胖妞

  学习态度不端正,脾气急躁的——竑殊的女朋友

  撰稿:胖妞不胖

  插图:李润晖

  美编:胖妞不胖

  石头科普工作室出品

  

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