雷電的秘密

士州

18世紀以前，人們對雷電還是一無所知，流傳了許多雷公、電母的神話。連少數(shù)科學(xué)家都以為雷電是毒氣在空中爆炸。第一個揭穿雷電秘密的是美國著名學(xué)者本杰明·富蘭克林。富蘭克林在研究靜電學(xué)時發(fā)現(xiàn)，空中閃電與實驗室中的摩擦生電有很多相似之處。為了證實這一點，在1752年夏天，富蘭克林準備了一只用木條和絲手帕做成的大風(fēng)箏，他在風(fēng)箏的頂端綁上一根細鐵絲，把它與放風(fēng)箏的麻繩連接起來，麻繩末端系一段不導(dǎo)電的綢帶以便抓握，而在麻繩與綢帶之間再系一把鐵鑰匙。當(dāng)大雷雨來臨時，別人都往屋里躲，而富蘭克林卻帶著小兒子奔向野外，冒著狂風(fēng)暴雨把這個風(fēng)箏送上高空云層中。一會兒麻繩被淋濕了，變成良導(dǎo)體，隨著電光閃閃，雷聲隆隆，風(fēng)箏和麻繩全都帶電了，麻繩上原先披散的纖維都奇妙地直立起來。富蘭克林覺得手有點發(fā)麻，他興奮地把手指頭挨近那把鐵鑰匙，立刻就有電火花向他的手指頭傳導(dǎo)過來，這些現(xiàn)象與實驗室中帶電物體的性質(zhì)完全相同，原來閃電不過是大氣中的強烈放電現(xiàn)象。

大家有沒有注意，出現(xiàn)雷電不一定有雨。但是，閃電和雷鳴總是與天上的烏云聯(lián)系在一起的。人們通常把能制造雷電和雷雨的烏云叫做雷雨云。

通過大量的探測，科學(xué)家已經(jīng)知道，在雷雨云慢慢生成時，云體就開始帶有大量電荷，而且總是在云體上部集中正電荷，云體下部集中負電荷。由于電的感應(yīng)作用，又使雷雨云籠罩下的地面帶有正電。這樣，在云的上部與下部之間、云與云之間、云與地面之間，就會形成一些很強的電場。隨著電場兩邊的電位差越來越大，正、負電荷間將發(fā)生擊穿空氣的放電現(xiàn)象，并激發(fā)空氣發(fā)光，這就是閃電。每次閃電的電流高達幾萬甚至幾十萬安培，溫度高達兩三萬攝氏度，比太陽表面溫度還高五倍。在狹窄的閃電通道中，空氣被突然劇烈地加熱，迅速膨脹，然后空氣體積又陡然縮小。空氣由此發(fā)生振動，造成了轟隆隆的雷聲。

為什么雷雨云會帶電呢？為什么雷雨云中的電荷總是上正下負分布的呢？我們可以把這些解釋大致歸并為三大類：第一類認為是雷雨云吸附空氣中的帶電離子而起電;第二類把原因歸之于云粒子受到外界電場的感應(yīng)，因為大氣即使在晴朗時也存在電場;第三類認為帶電云層是由于云粒子之間的相變、摩擦、破碎等機械作用或云粒子的化學(xué)變化而形成的。