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关于雷电,你知道多少

日期: 2023/7/29 9:20:17     浏览人数:

雷电构成的三大要素


温差

夏季,人们为了消暑会去山地或高原。这些当地四周空气凉快,非常舒适。当人们爬到山上等海拔较高的当地时,为何气温会降低呢?或许还有人会这样想:高的当地离太阳更近一些,应该会更热吧?

在地球的四周存在着关于咱们呼吸而言不可或缺的空气。空气是由氮气和氧气等具有质量的分子构成的,不过单个分子的质量则是可以忽略的。地球的引力会作用于所有的空气分子。空气分子被地球向下吸引,就构成了包围地表的空气层(大气层)。这个空气层的95% 都处在距离地表20 km 之内的范围。

如果把空气层划分成几个厚度相同的区域,就会如图1.4 所示。


虽然单独来看它们的厚度相同、重量相等,但最靠近地表的一层,所承担的则是它自身和它上面所有层累计的空气重量。因此,最下层承受的空气的重量也会“积少成多”,在地表的任何一个当地施加1 个标准大气压的压力,关于比邮票还小的1 cm2的面积而言,其压下的重量竟然会达到1013 g。可是,跟着高度的上升(离地表越来越远),气压就会以指数函数的联系逐步变小。在距离地表5.3 km的高度,气压将变为标准大气压的一半。假设地表的气温为30 ℃,那么离地表高度5 km 的当地气温便是0 ℃,高度为12 km 时,则是-50 ℃,变得极其寒冷。
空气的压力和体积变化,也会引起温度变化。在密封的容器里充入空气并施加压力,空气体积缩小,温度就会上升。相反,加大空气体积,温度则会下降,这是与气体的性质(波义耳定律)相关的。上行的空气(例如上升气流等)也是如此。空气上升到高处,压力随高度抬升变小,空气体积扩张的同时,温度便会下降。根据这样的机制,地表与构成云的高空就构成了温差。
不过,在距地表20 km 以上的高度(不存在云的高度),空气已经非常稀薄,冷却效应便会消失。相反,这里还会因太阳光的直射而温度上升。

上升气流

上升气流会在高空构成各式各样的云,除此之外,还具有让云中发生冲突,进而发生电的作用。上升气流的发生方式有多种,如图1.5 所示。

咱们在气候预报中常听到低气压会发生上升气流。低气压意味着当地的空气压力比周围的空气压力更低。低气压的低,只是相关于周围而言。所以,就算是低气压,有时也会超过1个标准大气压。低气压周围的空气会因压力差流入,而流入的空气可通行的只有去往高空一条路,因此便发生了上升气流。通过上升气流,空气体积扩散,温度变低。当达到露点温度(溶在空气中的水蒸气成为水的温度)以下的高度时,便会构成云。也正是这个原因,当低气压邻近时,气候一般会变坏。别的,当空气因温差构成对流时,也会构成上升气流。
当地上因强烈的日光而变得温暖时,地上与寒冷的高空之间就会构成温差,温差引起空气的对流,便会发生上升气流。比如在夏季,在阳光强烈的午后发生的雷雨,成因便多是温差发生的上升气流。别的,锋面交汇也会发生上升气流。所谓锋面,是指温度不同的空气团交汇的部分,这样会引起空气对流,因此非常容易发生上升气流。地形也会发生上升气流。当风遇到大山等隔绝地形时,会沿着山脊被抬升,变为上升气流。赤道邻近的南国岛屿,由于岛屿比海面更容易变暖升温,所以岛屿的上空会发生上升气流,有时还会构成云带来降水。

冲突电

物质由多种分子组成,而分子又是由原子构成的。原子中心的原子核带正电荷,它四周的电子云中则聚集了带负电荷、不断运动着的电子。可是,因为原子内的正负电相同,于是,原子在电的性质方面保持着中性状态(电中性)。所以,由分子或原子构成的物质一般不会表现出带电性质。
然而,当冲突物体发生热能时,原子的电性质平衡遭到破坏,就会表现出带电性质。咱们把这样构成的电称为冲突电。比如,将两张薄膜(接触)贴在一起用力冲突(压力),当分开(分离)时,便会发生静电。接触压力越大,分离速度越快,静电电量就会越多(电压变高)。两种物质互相冲突,咱们把容易带正电(+)的物质排在前面,把容易带负电(-)的物质排在后面,这样构成的次序叫作带电序列。在图1.6 中,

用毛皮冲突玻璃时,毛皮会带(-)电,玻璃会带(+)电。物质的带电性质可以通过冲突对象而改变,把带电序列的前面的物质和后面的物质进行冲突时,排在前面的物质带(+)电,排在后面的物质带(-)电。带电序列中,位置靠近的物质,冲突发生的电量(电压)较小。
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