掀起它的蓋頭來— —關(guān)于雷電不得不說的秘密

文｜張華明 趙亞娜 張哲郡

雷電霹靂動(dòng)天地：生命起源，天地昭昭

四時(shí)有序，萬物有時(shí)，從某種意義上來講，雷電可以稱得上是“生命的起源”。常言道“輕雷隱隱初驚蟄”，也經(jīng)常聽說“千紅萬紫安排著，只待新雷第一聲”。作為一種自然的物理過程，雷電的歷史比地球上的任何生命都更加久遠(yuǎn)。

著名的米勒實(shí)驗(yàn)曾經(jīng)模擬了早期地球的原始大氣，把原始大氣放到燒瓶里進(jìn)行火花放電（模擬雷電）實(shí)驗(yàn)，結(jié)果得到了20種有機(jī)化合物，其中有11種氨基酸。而其中的4種氨基酸——谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸和天門冬氨酸是天然蛋白質(zhì)中所含有的。

科學(xué)家當(dāng)時(shí)便推測，雷電可能在地球生命的起源過程中扮演了非常重要的角色。最近的一些研究更深入地探索了雷擊地球表面產(chǎn)生的閃電熔巖，發(fā)現(xiàn)其中含有大量的活性磷和有機(jī)磷酸鹽分子。這類物質(zhì)實(shí)際上對生命的誕生和生命的意義有著不可磨滅的功績。

雷霆司天令：為地球“充電”，為生命護(hù)航

萬物不相害，同生共長，惠利和諧。眾所周知，地球上空有一層電離層，在我們的頭頂上方大約60千米，它是由帶正電荷的粒子組成，對于防止太陽和宇宙空間各種有殺害生命作用的射線進(jìn)入地球起著重要作用。如果沒有這個(gè)電離層，即使地球上本來已經(jīng)有的生命，也會被來自太空的各種射線殺死，地球便不可能出現(xiàn)“萬物蕃息,五谷兆長”的現(xiàn)象，更不可能擁有現(xiàn)在的大放異彩的繁榮和斑斕絢麗的文明。

另外，電離層像一面反射鏡對電波有反射作用，也正是由于這一點(diǎn)，廣播通信信號在幾千甚至上萬千米以外仍能被清晰接收。

然而，研究發(fā)現(xiàn)，電離層實(shí)際上會源源不斷地向地球“漏電”。那么大家可能就會擔(dān)心，這電會不會遺漏殆盡呢？不難想象，如果得不到補(bǔ)充，電離層的電荷很快便會被放盡。但實(shí)際上，雷電和強(qiáng)對流雷暴云會默默地給電離層“充電”，動(dòng)態(tài)地維持著電離層和地球電路的兩相平衡。

不驚赤日雷霆吼：制造氮肥，潤澤萬物

雷震九霄，雨洗碧空，澤利萬物。在擊穿大氣的過程中，雷電使得放電通道達(dá)到上萬度的高溫，可以使氮?dú)狻⒀鯕獗煌耆婋x，從而形成我們所說的氮氧化物，進(jìn)一步形成硝酸鹽，而硝酸鹽恰恰是農(nóng)作物生長所需的養(yǎng)料。同時(shí)，由于雷電產(chǎn)生的氮氧化物會進(jìn)入全球的氮循環(huán)，所以會對全球氣候和環(huán)境變化起到一定的調(diào)節(jié)作用。

科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，在全球每一秒鐘的雷電就能讓大氣中降下大約2萬噸的氮肥，每年雷電產(chǎn)生的氮肥就有4億噸。所以，“颯颯驟風(fēng)雨，隆隆隱雷霆。”在雷雨灌溉大地的同時(shí)，雷電也在起著固氮施肥的作用。

“雷驚天地龍蛇蟄，雨足郊原草木柔?！崩纂娺€能促進(jìn)萬物生長。在發(fā)生雷電時(shí)，地面和天空間電場強(qiáng)度可達(dá)到每米萬伏以上。在這樣強(qiáng)大的電位差的影響下，植物的光合作用和呼吸作用得到了增強(qiáng)，因此，雷雨后的1～2天內(nèi)植物生長和新陳代謝特別旺盛。

百萬雷霆聲不斷：強(qiáng)電輻射，氣象萬千

“一夕輕雷落萬絲，霽光浮瓦碧參差?！背恕坝杏谩币酝?，雷電還可以稱得上是一位“藝術(shù)家”。長期以來，一般認(rèn)為雷電只能發(fā)生在地面以上十幾千米以內(nèi)的對流層當(dāng)中，而對流層以上到50千米的平流層、甚至平流層再往上的中間層大氣被認(rèn)為是沒有放電活動(dòng)的。

實(shí)際上，發(fā)生在對流層的雷電活動(dòng)會產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁輻射效應(yīng)，電磁波會傳到并影響幾十千米甚至上百千米的高空，而在稀薄的大氣中會產(chǎn)生尺度更大、更加絢麗多彩的放電現(xiàn)象。它們有著或靈動(dòng)可愛或雄奇瑰麗的名字，比如“紅色精靈”“巨大噴流”“藍(lán)色噴流”等。

“紅色精靈”是發(fā)生在雷暴云上空的一種大尺度瞬態(tài)放電發(fā)光現(xiàn)象，通常發(fā)生在雷暴云頂離地面30～90千米的高空，其大小形態(tài)變化很大，有圓柱狀、環(huán)狀，也有水母狀等形態(tài)。這種現(xiàn)象通常伴隨強(qiáng)烈的正地閃產(chǎn)生，顏色為紅色，主要是電子撞擊氮?dú)夥肿赢a(chǎn)生大量人眼可見的紅外、近紅外光譜。

“藍(lán)色噴流”是由強(qiáng)烈的雷暴云頂部向平流層的放電，它以100千米/秒的速度自云層頂端向上噴出一種倒圓錐形藍(lán)色光束，持續(xù)時(shí)間200～300毫秒，從積雨云的頂端一直延伸到離地面40～50千米的電離層。其藍(lán)色來自空氣分子輻射的440～485納米波段。

“巨大噴流”與“藍(lán)色噴流”類似，但是“巨大噴流”可由強(qiáng)烈的雷暴云頂部一直延伸到70～90千米的高度，直達(dá)地球電離層下部。其主要形態(tài)有樹型和蘿卜型。

“淘氣精靈”是一種直徑可達(dá)500千米左右，形態(tài)為向外擴(kuò)張的圈圈餅形狀的暗淡平緩的閃光現(xiàn)象。它們的顏色一般是紅色，只能持續(xù)一毫秒，通常發(fā)生在離積雨云100千米高的電離層中，由雷暴云產(chǎn)生的電子碰撞氮?dú)夥肿蛹ぐl(fā)。

萬物不為我所有，萬物皆為我所用。只要我們充分認(rèn)識雷，深刻把握，合理運(yùn)用，定能利在當(dāng)今，福澤后世。