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雷是怎么形成的

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雷是怎么形成的

  雷雨天氣最令人害怕的就是雷電,產(chǎn)生雷電的條件是雷雨云中有積累并形成極性。因此,掌握預防雷擊的知識很重要。下面由學習啦小編為你詳細介紹雷是怎么形成的及預防措施。

  雷是形成的原因

  產(chǎn)生雷電的條件是雷雨云中有積累并形成極性??茖W家們對雷雨云的帶電機制及電荷有規(guī)律分布,進行了大量的觀測和試驗,積累了許多資料,并提出各種各樣的解釋,有些論點至今還有爭論。

  1對流云初始階段的“離子流”假說

  大氣中存在這大量的正離子和負離子,在云中的雨滴上,電荷分布是不均勻的,最外邊的分子帶負電,里層的帶正電,內(nèi)層比外層的電勢差約高0.25V。為了平衡這個電勢差,水滴就必須優(yōu)先吸收大氣中的負離子,這就使水滴逐漸帶上了負電荷。當對流發(fā)展開始時,較輕的正離子逐漸的被上升的氣流帶到云的上部;而帶負電的云滴因為比較重,就留在了下部,造成了正負電荷的分離。

  2冷云的電荷積累

  當對流發(fā)展到一定階段,云體伸入0℃層以上的高度后,云中就有了過冷水滴、霰粒和冰晶等。這種由不同相態(tài)的水汽凝結(jié)物組成且溫度低于0℃的云,叫冷云。冷云的電荷形成和積累過程有如下幾種:

 ?、?過冷水滴在霰粒上撞凍起電

  在云層重有許多水滴在溫度低于0℃時也不會凍結(jié),這種水滴叫過冷水滴。過冷水滴是不穩(wěn)定的,只要它們被輕輕地震動一下,就馬上凍結(jié)稱冰粒。當過冷水滴與霰粒碰撞時,會立即凍結(jié),這叫撞凍。當發(fā)生撞凍時,過冷水滴外部立即凍成冰殼,但它的內(nèi)部仍暫時保持著液態(tài),并且由于外部凍結(jié)放的潛熱傳到內(nèi)部,其內(nèi)部液態(tài)過冷水的溫度比外面的冰殼高。溫度的差異使得凍結(jié)的過冷水滴外部帶上正電,內(nèi)部帶上負電。當內(nèi)部也發(fā)生凍結(jié)時,云滴就膨脹分裂,外表皮破裂成許多帶正電的冰屑,隨氣流飛到云層上部,帶負電的凍滴核心部分則附在較重的霰粒上,使霰粒帶負電并留在云層的中下部。

  ② 冰晶與霰粒的摩擦碰撞起電

  霰粒是由凍結(jié)水滴組成的,成白色或乳白色,結(jié)構(gòu)比較松脆。由于經(jīng)常有冷水滴與它撞凍并釋放潛熱,它的溫度一般比冰晶高。在冰晶中含有一定量的自由離子(OH-和H+),離子數(shù)隨溫度升高而增多。由于霰粒與冰晶接觸部分存在著溫度差,高溫端的自由離子必然要多于低溫端,因而離子必然從高溫端向低溫端遷移。離子遷移時,帶正電的氫離子速度較快,而帶負電的較重的氫氧根離子則較慢。因此,在一定時間內(nèi)就出現(xiàn)了冷端氫離子過剩的現(xiàn)象,造成了高溫端為負,低溫端為正的電極化。當冰晶與霰粒接觸后,又分離時,溫度較高的霰粒就帶上了負電,而溫度較低的冰晶就帶上了正電。在重力和上升氣流的作用下,較輕的帶正電的冰晶集中到云的上部,較重的帶負電的霰粒則停留在云層的下部,因而造成了冷云的上部帶正電而下部帶負電。

 ?、?水滴因含有稀薄鹽分而起電

  出了上述冷云的兩種起電機制外,還有人提出了由于大氣中水滴含有稀薄鹽分而產(chǎn)生起電機制。當云滴凍結(jié)時,冰的晶格中可以容納負的氯離子,卻排斥正的鈉離子。因此,水滴凍結(jié)的部分帶負電,而未凍結(jié)的部分帶正電(水滴凍結(jié)時是從里向外進行的)。由于水滴凍結(jié)而成的霰粒在下落的過程中,摔掉表面還未來得及凍結(jié)的水分,形成許多帶正電的小云滴,而凍結(jié)的核心部分則帶負電。由于重力和氣流的分選作用,電正點的小滴被帶到云的上部,而帶負電的霰粒則停留在云的中、下部。

  3 暖云的電荷積累

  在熱帶地區(qū),有一些云整個云體都位于0℃以上區(qū)域。因而只含有水滴而沒有固態(tài)水粒子。這種云叫暖云或水云。暖云也會出現(xiàn)雷電現(xiàn)象。在中緯度地區(qū)的雷暴云,云體位于0℃等溫線一下的部分,就是云的暖區(qū)。在云的暖區(qū)里也有起電過程發(fā)生。

  在雷雨云的發(fā)展過程中,上數(shù)機制在不同的發(fā)展階段分別起作用。但是,最主要的帶電機制還是由于水滴凍結(jié)造成的。大量觀測事實表明,只有當云頂呈現(xiàn)纖維狀,絲縷結(jié)構(gòu)時,云彩發(fā)展成為雷雨云。飛機觀測發(fā)現(xiàn),雷雨云中存在以冰、雪晶和霰粒為主的大量云粒子,而且大量電荷的積累即雷雨云迅猛帶電機制,必須依靠霰粒生長過程的碰撞、撞凍和摩擦等才能發(fā)生。

  閃電的現(xiàn)象

  暴風云通常產(chǎn)生電荷,底層為陰電,頂層為陽電,而且還在地面產(chǎn)生陽電荷,如影隨形地跟著云移動。陽電荷和陰電荷彼此相吸,但空氣卻不是良好的傳導體。陽電奔向樹木、山丘、高大建筑物的頂端甚至人體之上,企圖和帶有陰電的云層相遇;陰電荷枝狀的觸角則向下伸展,越向下伸越接近地面。最后陰陽電荷終于克服空氣的阻障而連接上。

  巨大的電流沿著一條傳導氣道從地面直向云涌去,產(chǎn)生出一道明亮奪目的閃光。一道閃電的長度可能只有數(shù)千米,但最長可達數(shù)百千米。

  閃電的溫度,從攝氏一萬七千度至二萬八千度不等,也就是等于太陽表面溫度的3~5倍。閃電的極度高熱使沿途空氣劇烈膨脹。空氣移動迅速,因此形成波浪并發(fā)出聲音。閃電距離近,聽到的就是尖銳的爆裂聲;如果距離遠,聽到的則是隆隆聲。你在看見閃電之后可以開動秒表,聽到雷聲后即把它按停,然后以3來除所得的秒數(shù),即可大致知道閃電離你有幾千米。

  防雷擊須知事項

  雷電發(fā)生時產(chǎn)生的雷電流是主要的破壞源,其危害有直接雷擊、感應雷擊和由架空線引導的侵入雷。如各種照明、電訊等設施使用的架空線都可能把雷電引入室內(nèi),所以應嚴加防范。

  雷擊易發(fā)生的部位

  1.缺少避雷設備或避雷設備不合格的高大建筑物、儲罐等

  2.沒有良好接地的金屬屋頂

  3.潮濕或空曠地區(qū)的建筑物、樹本等

  4.由于煙氣的導電性,煙囪特別易遭雷擊

  5.建筑物上有無線電而又沒有避雷器和沒有良好接地的地方。

  預防雷電的方法

  應急要點:

  1.注意關閉門窗,室內(nèi)人員應遠離門窗、水管、煤氣管等金屬物體。

  2.關閉家用電器,拔掉電源插頭,防止雷電從電源線入侵。

  3.在室外時,要及時躲避,不要在空曠的野外停留。在空曠的野外無處躲避時,應盡量尋找低洼之處(如土坑)藏身,或者立即下蹲,降低身體高度。

  4.遠離孤立的大樹、高塔、電線桿、廣告牌

  5.立即停止室外游泳、劃船、釣魚等水上活動。

  6.如多人共處室外,相互之間不要擠靠,以防雷擊中后電流互相傳到。

  專家提示:

  1.高大建筑物上必須安裝避雷裝置,防御雷擊災害。

  2.在戶外不要使用手機

  3.對被雷擊中人員,應立即采用心肺復蘇法搶救。

  4.雷雨天盡量少洗澡,太陽能熱水器用戶切忌洗澡。

  防雷擊的措施

  1)為保護建筑物、機電設備、人、畜免受雷電破壞及傷害,一般采取裝設避雷針、避雷帶、避雷器、引下線及接地極組作防雷電保護。

  2)建筑施工工地的臨時工棚、施工作業(yè)平臺、宿舍,要求按實際情況采取防雷接地保護措施。設置避雷針、引下線及接地級組作防雷電保護。

  3)要求避雷裝置必須有良好接地,必須定期檢查測量接地裝置的接地電阻,其獨立接地極接地電阻不大于4歐,否則應及時處理。

  4)對防雷接地裝置進行定期巡查,并加強日常維護,重點檢查接地線有無損傷、碰斷及腐蝕現(xiàn)象。

  5)雷電季節(jié)內(nèi),觀察雷電活動的情況,雷電交加天氣,施工人員應轉(zhuǎn)移入室內(nèi),不得安排露天高空及室外作業(yè)。

  6)在無法躲入有防雷設施的建筑物內(nèi)時,應遠離樹木和桅桿。

  7)現(xiàn)場空曠場地不宜打傘,不宜把鋼管、鐵鍬等扛在肩上。

  8)不宜進入無防雷設施的臨時棚屋、崗亭等低矮建筑。

  9)當雷電頻繁、閃電強烈時節(jié),人員不得靠近防雷裝置,如:避雷針、避雷器、引下線附近,不要在大樹下面避雨,切勿接觸天線、水管、鐵絲網(wǎng)、金屬門窗、建筑物外墻,遠離電線等帶點設備或其他類似金屬裝置,以防雷擊傷人事故發(fā)生。

  10)不宜使用無防雷措施或防雷措施不足的用電設備。

  11)切勿站立于樓頂上或接近導電性高的物體。切勿處理開口容器盛載的易燃物品。


看了雷是怎么形成的還看:

1.雷雨云形成的原因

2.雷聲隆隆雷鳴的產(chǎn)生原因

3.為什么產(chǎn)生雷電

4.雷雨怎么形成的

5.閃電怎么形成的

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