发生雷电的前提是雷雨云中有雷击并构成极性。科学家们对雷雨云的带电机制及电荷有规律散布停止了大量的观察和实验,积聚了很多材料,并提出林林总总的注释,但有些论点至今另有争辩。

  对流云初始阶段的“离子流”假说

  大气中存在着大量的正离子和负离子,在云中的雨滴上,电荷分布是不均匀的,最外边的份子带负电,里层的带正电,内层比外层的电势差约下0.25V。为了均衡这个电势差,水滴便必需优先吸取大气中的负离子,这就使水滴逐步带上了负电荷。当对流生长最先时,较轻的正离子逐步被上升的气流带到云的上部;而带负电的云滴由于对照重,便留在了下部,形成了正负电荷的星散。

  热云的电荷积聚

  当对流发展到肯定阶段,云体升入0℃层以上的高度后,云中就有了过冷水滴、霰粒和冰晶等。这类由差别相态的水汽凝聚物构成且温度低于0℃的云,叫冷云。热云的电荷构成和积聚历程有如下几种:

  ① 过冷水滴在霰粒上撞冻起电

  在云层中有很多水滴在温度低于0℃时也不会解冻,这类水滴叫过冷水滴。过冷水滴是不稳定的,只要它们被轻轻地震惊一下,便立时解冻成冰粒。当过冷水滴取霰粒碰撞时,会立刻解冻,这叫撞冻。当发作撞冻时,过冷水滴内部立刻冻成冰壳,但它的内部仍临时连结着液态,而且因为内部解冻开释的潜热传到内部,其内部液态过冷水的温度比里面的冰壳高。温度的差别使得解冻的过冷水滴内部带上正电,内部带上负电。当内部也发作解冻时,云滴就收缩破裂,表面皮碎裂成很多带正电的冰屑,随气流飞到云层上部,带负电的冻滴中心局部则附在较重的霰粒上,使霰粒带负电并留在云层的中下部。

  ② 冰晶取霰粒的摩擦碰撞起电

  霰粒是由解冻水滴构成的,成红色或乳白色,构造对照松脆。因为常常有热水滴取它撞冻并开释潜热,它的温度一样平常比冰晶下。在冰晶中含有一定量的自在离子(OH-和H+),离子数随温度降低而增加。因为霰粒取冰晶打仗局部存在着温度差,高温端的自在离子一定要多于高温端,因此离子一定从高温端背高温端迁徙。离子迁徙时,带正电的氢离子速度较快,而带负电的较重的氢氧根离子则较慢。因而,在肯定时间内便泛起了热端氢离子过剩的征象,形成了高温端为背,高温端为正的电极化。当冰晶取霰粒打仗后,又星散时,温度较下的霰粒就带上了负电,而温度较低的冰晶便带上了正电。在重力和上升气流的感化下,较轻的带正电的冰晶集中到云的上部,较重的带负电的霰粒则停止在云层的下部,因此形成了热云的上部带正电而下部带负电。

  ③ 水滴果含有稀疏盐分而起电

  除上述热云的两种起电机制中,借有人提出了因为大气中水滴含有稀疏盐分而发生起电机制。当云滴解冻时,冰的晶格中能够包容背的氯离子,却排挤正的钠离子。因而,水滴解冻的局部带负电,而已解冻的局部带正电(水滴解冻时是从里向外停止的)。因为水滴解冻而成的霰粒在着落的历程中,摔失落外面借已来得及解冻的水份,构成很多带正电的小云滴,而解冻的中心局部则带负电。因为重力和气流的分选感化,带正电的小水滴被带到云的上部,而带负电的霰粒则停止在云的中、下部。

  暖云的电荷积聚

  在热带区域,有一些云全部云体都位于0℃以上地区。因此只含有水滴而没有固态火粒子。这类云叫暖云或水云。暖云也会泛起雷电征象。在中纬度区域的雷暴云,云体位于0℃等温线以下的局部,就是云的暖区。在云的暖区里也有起电过程发生。

  在雷雨云的发展过程中,上述机制在差别的发展阶段离别起作用。然则,最主要的带电机制照样因为水滴解冻形成的。大量观察究竟注解,只要当云顶显现纤维状丝缕构造时,云生长成为雷雨云。飞机观察发明,雷雨云中存在以冰、雪晶和霰粒为主的大量云粒子,并且大量电荷的积聚即雷雨云带电机制,必需依托霰粒发展历程的碰撞、撞冻和摩擦等才气发作。

                                                                            材料选自:中国防雷信息网

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