第4个回答 2012-09-03
闪电是云与云之间、云与地之间或者云体内各部位之间的强烈放电现象（一般发生在积雨云中）。下雨时，天上的云有的带阳电，有的带阴电，两种云碰到一起时，就会放电，发出很亮很亮的闪电，同时又放出很大的热量，使周围的空气很快受热，膨胀，并且发出很大的声音，这就是雷声。
暴风云通常产生电荷，底层为阴电，顶层为阳电，而且还在地面产生阳电荷，如影随形地跟着云移动。正电荷和负电荷彼此相吸，但空气却不是良好的传导体。正电荷奔向树木、山丘、高大建筑物的顶端甚至人体之上，企图和带有负电的云层相遇；负电荷枝状的触角则向下伸展，越向下伸越接近地面。最后正负电荷终于克服空气的阻障而连接上。巨大的电流沿着一条传导气道从地面直向云涌去，产生出一道明亮夺目的闪光。
积雨云通常产生电荷，底层为阴电，顶层为阳电，而且还在地面产生阳电荷，如影随形地跟着云移动。正电荷和负电荷彼此相吸，但空气却不是良好的传导体。正电荷奔向树木、山丘、高大建筑物的顶端甚至人体之上，企图和带有负电的云层相遇；负电荷枝状的触角则向下伸展，越向下伸越接近地面。最后正负电荷终于克服空气的阻障而连接上。巨大的电流沿着一条传导气道从地面直向云涌去，产生出一道明亮夺目的闪光。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。闪电的温度，从摄氏一万七千度至二万八千度不等，也就是等于太阳表面温度的3~5倍。闪电的极度高热使沿途空气剧烈膨胀。空气移动迅速，因此形成波浪并发出声音。闪电距离近，听到的就是尖锐的爆裂声；如果距离远，听到的则是隆隆声。你在看见闪电之后可以开动秒表，听到雷声后即把它按停，然后用所得的秒数乘以0.3(声速约340m/s)，即可大致知道闪电离你有几千米。
如果我们在两根电极之间加很高的电压，并把它们慢慢地靠近。当两根电极靠近到一定的距离时，在它们之间就会出现电火花，这就是所谓“弧光放电”现象。
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，局部区域可以高达1万伏特/厘米。这么强的电场，足以把云内外的大气层击穿，于是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”。
被人们研究得比较详细的是线状闪电，我们就以它为例来讲述闪电的结构。闪电是大气中脉冲式的放电现象。一次闪电由多次放电脉冲组成，这些脉冲之间的间歇时间都很短，只有百分之几秒。脉冲一个接着一个，后面的脉冲就沿着第一个脉冲的通道行进。现在已经研究清楚，每一个放电脉冲都由一个“先导”和一个‘回击”构成。第一个放电脉冲在爆发之前，有一个准备阶段—“阶梯先导”放电过程：在强电场的推动下，云中的自由电荷很快地向地面移动。在运动过程中，电子与空气分子发生碰撞，致使空气轻度电离并发出微光。第一次放电脉冲的先导是逐级向下传播的，像一条发光的舌头。开头，这光舌只有十几米长，经过千分之几秒甚至更短的时间，光舌便消失；然后就在这同一条通道上，又出现一条较长的光舌(约30米长)，转瞬之间它又消失；接着再出现更长的光舌……光舌采取“蚕食”方式步步向地面逼近。经过多次放电—消失的过程之后，光舌终于到达地面。因为这第一个放电脉冲的先导是一个阶梯一个阶梯地从云中向地面传播的，所以叫做“阶梯先导”。在光舌行进的通道上，空气已被强烈地电离，它的导电能力大为增加。空气连续电离的过程只发生在一条很狭窄的通道中，所以电流强度很大。
当第一个先导即阶梯先导到达地面后，立即从地面经过已经高度电离了的空气通道向云中流去大量的电荷。这股电流是如此之强，以至空气通道被烧得白炽耀眼，出现一条弯弯曲曲的细长光柱。这个阶段叫做“回击”阶段，也叫“主放电”阶段。阶梯先导加上第一次回击，就构成了第一次脉冲放电的全过程，其持续时间只有百分之一秒。
第一个脉冲放电过程结束之后，只隔一段极其短暂的时间(百分之四秒)，又发生第二次脉冲放电过程。第二个脉冲也是从先导开始，到回击结束。但由于经第一个脉冲放电后，“坚冰已经打破，航线已经开通”，所以第二个脉冲的先导就不再逐级向下，而是从云中直接到达地面。这种先导叫做“直窜先导”。直窜先导到达地面后，约经过千分之几秒的时间，就发生第二次回击，而结束第二个脉冲放电过程。紧接着再发生第三个、第四个…．。直窜先导和回击，完成多次脉冲放电过程。由于每一次脉冲放电都要大量地消耗雷雨云中累积的电荷，因而以后的主放电过程就愈来愈弱，直到雷雨云中的电荷储备消耗殆尽，脉冲放电方能停止，从而结束一次闪电过程。
最常见的闪电是线形闪电，它是一些非常明亮的白色、粉红色或淡蓝色的亮线，它很像地图上的一条分支很多的河流，又好像悬挂在天空中的一棵蜿蜒曲折、枝杈纵横的大树。线形闪电的“脾气”早已被科学工作者摸透，用连续高速的照相机可以完整地记录线形闪电的全过程，并能在实验室成功地进行模拟实验。
除了线形闪电，另外还有球形闪电和链形闪电，这两种闪电都比较少见。
球形闪电多半在强雷雨的恶劣天气里才会出现。在线形闪电过后，天空突然出现一个火球，火球沿着弯曲的路经在天空飘游，有时也可能停止不动，悬在空中。这种火球喜欢钻洞，有时会从烟囱、窗户、门缝等窜入屋内，然后再溜出屋去。
比起球形闪电，链形闪电的踪迹更难寻觅。目前，人们只知道它也是出现在线形闪电之后，与线形闪电出现在同一路径上，它像一排发光的链球挂在天空，在云层的衬托下好像一条虚线在云幕上慢慢滑行。
闪电对人类活动影响很大，尤其是建筑物、输电线网等遭其袭击，可能造成严重损失。保护建筑物免受闪电袭击的最切实可行的办法是安装避闪器(避雷针)，把闪电中的电引向地面事先选好的安全区。
线状闪电、带状闪电、片状闪电、火箭状闪电、球状闪电、联珠状闪电都可以对人类进行伤害，因此不能出门。
我们常见的通常是线状闪电，犹如枝杈丛生的一根树枝，蜿蜒曲折。带状闪电与线状闪电相似，只是亮的通道比较宽，看上去好像一条较亮的亮带。球状闪电一般发生在线状闪电之后，它是一个直径为20厘米左右的火球，发出红色或桔黄色的光，偶然发出美丽的绿色，一般维持几秒钟。火球在空中随风飘移，喜欢沿物体边缘滑行，还能穿过缝隙进入室内，当它行将消失时会发生震耳的爆炸声。
各种闪电中，最罕见的是联珠状闪电，世界上绝大多数人都未曾见过它。这种闪电形如一串发光的珍珠从云低伸向地面（1916年5月8日在德国德累斯顿城市的一所钟楼上空，曾发生过一次联珠状闪电，并作了记载。人们首先看到一个线状闪电从云低伸下来；其后，人们看见线状闪电的通道变宽，颜色也由白色变为黄色。不久闪电通道渐渐变暗，但整个通道不是在同时间均匀地变暗，因此明亮的通道变成一串珍珠般的亮点，从云间垂挂下来，美丽动人，人们估计亮珠有32颗，每颗直径为5米。之后，亮珠逐渐缩小，形状变圆；最后亮度愈来愈暗，后完全熄灭。）由于联珠状闪电出现的机会极少，维持的时间也极短，因此人们对这种闪电的成因研究得很少，形成的原因尚不清楚。
雷电发生的必要条件：
1．空气要很潮湿；
2．云一定要很大块的，比较黑的云；一般是积雨云；
3．天气干燥的地区一般不容易出现雷电。
闪电和雷声是同时发生的，但它们在大气中传播的速度相差很大，因此人们总是先看到闪电然后才听到雷声。光每秒大约能走30万公里，而声音只能走 340米。根据这个现象，我们可以从看到闪电起到听到雷声止，这一段时间的长短，来计算闪电发生处离开我们的距离。假如闪电在西北方，隔10秒听到了雷声，说明这块雷雨距离我们约有3400米远。
据专家分析，雷电是雷雨云中的放电现象。形成雷雨云一般要具有两个条件，充足的水汽和剧烈的对流运动。冬天，由于空气寒冷干燥，加之太阳辐射较弱，空气中不易形成对流，因而很少有雷电。但有时冬季气温偏高，暖湿空气势力较强，当北方偶有较强冷空气南下，暖湿空气被迫抬升，对流加剧，就形成了雷雨云，产生了雷电，并出现雨雪天气。对流特别强盛，还可形成冰雹，这就会产生所谓“冬打雷”天气现象。进入1月中旬以来，暖湿气流异常强盛，气温明显偏高，14日的最高气温达22.1℃，创历史同期最高。而17日北方较强冷空气南下，两者交汇，天空中不但下起了雪，而且还响起了惊雷。了解了这些原因，“冬打雷”就不奇怪了。
为什么会出现雪天打雷的现象 据报道，1970年初春的某天晚上，我国长江中下游地区朔风怒吼，下着少见的鹅毛大雪。突然间，天空中电光闪闪，雷声隆隆，这一罕见的天气现象令人感到奇怪。今年鲁西地区元宵节当天也有大雪伴打雷的现象。那么，为什么下雪天还会打雷呢？
电闪雷鸣，是夏天常见的天气现象，而下雪一般都在冬天，这是两种绝然不同的天气现象。但是，只要某时某地的天气具备了既能下雪又能打雷的条件时，这两种绝然不同的天气现象就能同时出现。
在冬天，当天空阴云密布，高空云层中的气温在零度以下时，云中的水汽就凝结成雪。雪花从云中落下来时，如果近地面层的空气温度较高，雪花就会融化成为雨滴。相反，如果近地面层的气温较低、雪花不能融化，这时就下雪了。
雷雨是由于暖湿空气在局部地方出现强烈对流，暖空气急剧上升产生了积雨云的剧烈振动，就会积累了大量的电荷，而产生闪电现象。
众所周知，雷雨季节的闪电与高压电场中的绝缘物质电离击穿导电是一个道理。在雷雨天气，带电云层所形成的高压电场强度是很高的。通常，带电云层对大地放电一般是这种情况，其云层属于正电荷区高电位，大地处于负电荷区低电位。空气原本是不导电的，但在强大的电场力作用下，气体原子核最外层的电子就会受到电场力的激发而产生跃迁飘逸而形成带电离子。获得电子的原子称其为负离子，失去电子的原子称其为正离子。在电场力的作用下，带电离子可形成电子流。另外，绝缘体的电子受原子核的引力场作用较强，也可称其为原子核对电子的束缚力，在一般的外加电力场中其外围电子呈现为较大的惰性状态很难激发脱离轨道成为带电离子。如果外加电场力超过了其绝缘体原子核对电子的束缚力，也就是电子的受激发状态，那么其绝缘体就会形成我们常说的击穿状态而参与导电。在自然界的物质中，天然云母的电导惰性最大，其次是玻璃、陶瓷、塑料等类。 空气是一般的绝缘介质，而纯正单一的气体其原子核外围电子的游离惰性也是很强的。然而空间气体中的成分并不纯正，也掺杂有其他的物质颗粒或者是水分子而极易构成低电场下形成的离子态。介质击穿电离导电，是电工学中常用的专业术语。面对自然界所形成的强大电场，由空间气体形成的绝缘介质是微不足道的，数亿伏特的电压场很容易将气体核外电子激发游离而成为带电离子参与导电。绝缘介质击穿就是绝缘物质构成的离子态，高压电场形成的弧光放电现象，就是绝缘介质核外电子被激发游离后形成的能量释放所产生的光辐射。
雷与闪电，是由空间气体的核外电子被电场激发后形成等离子导电状态，同时也伴随了光辐射和热效应的产生。由于光以及热辐射的作用使其周围空气温度急剧的增加从而产生热膨胀，进而又推动空气形成震荡波，也就是我们听到的雷暴声。空气中的水分子浓度越大杂质越多，被高压电场击穿电离的可能性就越大，闪电的发生几率和强度也就越高。雷电电场强度有两种因素，其一，闪电的光辐射强度以及雷暴分贝系数也与电场的强度有关，带电云层与地面的距离越近，电场强度就越大。其二，带电云层的电荷量越大，电场强度也就越高，电场强度也与电荷的聚集速度有关。电场放电时间的延续与云层电荷聚集的速度也存在着一定的关联性，也是我们平时所说的闪电持续的时间以及光耀度的变化范围。
云层之间的雷暴闪电，是属于强大的云间正负电荷构成的高压电场，在电场力的作用下，气体被击穿后形成的正负电荷碰撞产生的光辐射和空气冲击波效应，这类似于带有正电荷云层对大地的放电现象。云层电荷聚集的数量越多，高压静电场力越大，其雷电光辐射强度以及雷暴冲击波声音分贝系数也就越强。平时，我们能从闪电的辉光强度和雷暴声音分贝系数中就能够判断出雷电的能量。在同一距离，闪电的辉光越强烈，产生的热辐射能越大，从而对金属导体产生的磁电感应量也就越高。闪电所发出的光谱是从紫外线至红外线之间范围，同时也会伴随强磁场辐射而破坏电力及通讯设备和形成大自然的雷电灾害。鉴于雷电构成的机理，我们人类还在不断的探索中，难以破解的就是球形雷的形成因素。为什么球形雷中的带电离子所形成的高温飘逸态会有长时间的持续？是否是某一种物质在强大的电场力作用下产生延续不断的微型核聚变形体？总而言之，人类在雷电形成的诸多方面还有很多的未知问题等待人们去破解。相信，随着科学的不断进步，人们会不断地冲击着大自然的禁区，去寻找出我们自然世界中的诸多未知量。
雷电是雷雨云中的放电现象。形成雷雨云要具备一定的条件，即空气中要有充足的水汽，要有使湿空气上升的动力，空气要能产生剧烈的对流运动。春夏季节，由于受南方暖湿气流影响，空气潮湿，同时太阳辐射强烈，近地面空气不断受热而上升，上层的冷空气下沉，易形成强烈对流，所以多雷雨，甚至降冰雹。
而冬季由于受大陆冷气团控制，空气寒冷而干燥，加之太阳辐射弱，空气不易形成剧烈对流，因而很少发生雷阵雨。但有时冬季天气偏暖，暖湿空气势力较强，当北方偶有较强冷空气南下，暖湿空气被迫抬升，对流加剧，就会形成雷阵雨，出现所谓“雷打冬”的现象。气象专家还说，雷暴的产生不是取决于温度本身，而是取决于温度的上下分布。也就是说，冬天虽然气温不高，但如果上下温差达到一定值时，也能形成强对流，产生雷暴。冬打雷在中国很少见，但在加拿大多伦多的冬天就经常出现。
空气极不稳定的时候，容易发生强烈的向上对流运动，而形成高耸的积雨云，云中充满上上下下奔窜的水汽，就会产生静电，云的上端会产生正电荷，云的下端会产生负电荷，地面又是正电荷，那么，正、负电荷之间有空气作为绝缘体，若正、负电荷间的电压差，大到可以冲破绝缘体的空气，使空气在瞬间膨胀爆炸、发热发光，发光就是闪电，膨胀爆炸发出巨大声响就是打雷。