天空中的电

日常生活中产生的电火花,只是一些小型、微型的电火花,自然界中发生的电火花,是威力大到千万倍的大型、巨型的电火花,这就是雷电,如图2.3所示。

图2.3　闪电

雷电是伴有闪电和雷鸣的一种放电现象。雷电一般产生于对流发展旺盛的积雨云中,因此常伴有强烈的阵风和暴雨,有时还伴有冰雹和龙卷风。积雨云顶部一般较高,可达20 km,云的上部常有冰晶。冰晶的凇附、水滴的破碎以及空气对流等过程,使云中产生电荷。云中电荷的分布较复杂,但总体而言,云的上部以正电荷为主,下部以负电荷为主。因此,云的上、下部之间形成一个电位差。当电位差达到一定程度后,就会放电,这就是我们常见的闪电现象。

闪电的平均电流是3万安培,最大电流可达30万安培。闪电的电压很高, 为1亿至10亿伏特。一个中等强度雷暴的功率可达一千万瓦,相当于一座小型核电站的输出功率。放电过程中,由于闪道中温度骤增,使空气体积急剧膨胀,从而产生冲击波,导致强烈的雷鸣。带有电荷的雷云与地面的突起物接近时,它们之间就发生激烈的放电现象。在雷电放电地点会出现强烈的闪光和爆炸的轰鸣声。这就是人们见到和听到的闪电雷鸣。闪电类型有枝状闪电、片状闪电、云间闪电和球状闪电等。

雷电对人类和自然界有较大的危害。对于如何预防雷电危害,研究人员总结了下面的一些方法:

(1)建筑物上装设避雷装置。即利用避雷装置将雷电流引入大地而消失。

(2)雷雨天,人不要靠近高压变电室、高压电线和孤立的高楼、烟囱、电杆、大树、旗杆等。

(3)不要穿潮湿的衣服靠近或站在露天金属商品的货垛上。

(4)雷雨天气时在高山顶上不要开手机,更不要使用手机。

(5)雷雨天不要触摸和接近避雷装置的接地导线。

(6)雷雨天,在户内应离开照明线、电话线、电视线等线路,以防雷电侵入被其伤害。

(7)雷雨天,严禁在山顶或者高丘地带停留,更要切忌继续登往高处观赏雨景,不能在大树下、电线杆附近躲避,也不要行走或站立在空旷的田野里,应尽快躲在低洼处,或尽可能找房屋或干燥的洞穴躲避。

(8)雷雨天气时,不要用金属柄雨伞,摘下金属架眼镜、手表、裤带,若是骑车旅游要尽快离开自行车,亦应远离其他金属制物体,以免导电而被雷电击中。

(9)在雷雨天气,不要去江、河、湖边游泳、划船、垂钓等。

(10)在电闪雷鸣、风雨交加之时,应立即关掉室内的电视机、收录机、音响、空调机等电器,以避免导电。

地球上平均每秒有100次闪电,一次闪电约释放8 k W·h的电能,因此,每年全世界的雷电约放出250亿千瓦小时的能量。遗憾的是,人类目前还无法对它加以利用。