電閃雷鳴有著怎樣的科學(xué)
當(dāng)暖濕氣流向上不斷飆升，產(chǎn)生了你在地面上所看到的巨大而又來(lái)勢(shì)洶洶的云團(tuán)時(shí)，雷暴就形成了。
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有時(shí)，雷雨云會(huì)擠成一團(tuán)一起涌向你，但有時(shí)單獨(dú)的一團(tuán)雷雨云就能將周邊氣流吸收，以此來(lái)形成一個(gè)超級(jí)單體雷暴（supercell thunderstorm）。這些令人難以置信的強(qiáng)勁風(fēng)暴持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)，同時(shí)也是美國(guó)境內(nèi)最大的龍卷風(fēng)和許多體積比高爾夫球還大的冰雹的始作俑者。在這張照片中，你可以看到一個(gè)超級(jí)單體風(fēng)暴中的閃電，其耀眼的光照亮了狀如小地球的乳狀云。（圖片來(lái)源：WEATHER STUDIOS）
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在雷暴這場(chǎng)舞臺(tái)的演出中最為亮麗，也最受歡迎的明星就是閃電：它們既耀眼奪目，又極具破壞力。全世界每天有400萬(wàn)次閃電，閃電能改變地形地貌——如在偏僻的森林區(qū)域引發(fā)火災(zāi)，也能夠使得城市癱瘓，例如一次閃電襲擊了巴西的電廠，就造成了圣保羅和里約熱內(nèi)盧的全面斷電，以致9700萬(wàn)人受到影響，讓兩大城市徹底癱瘓。如果在雷暴期間你所站的位置不當(dāng)，閃電甚至可以殺死你。
作為一種既威力巨大又相對(duì)頻繁的現(xiàn)象，歷史上，閃電的奇異詭譎導(dǎo)致了人們既萬(wàn)分恐懼，又對(duì)它頂禮膜拜，Derek M. Elsom在其新書《閃電：自然與文化》中對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的描述。在古代美索不達(dá)米亞、羅馬、印度和中國(guó)文化中都通過(guò)神話的形式來(lái)杜撰喜怒無(wú)常情緒難控的風(fēng)暴神，他們高高舉起閃電叉，準(zhǔn)備擊殺那些傻里傻氣去觸怒他們的凡人?？v然如此，閃電仍然有一種迷人的文化魅力。在類似于《弗蘭肯斯坦》、《德古拉的傷痕》、《白雪公主和七個(gè)小矮人》的電影中，閃電的出現(xiàn)通常都標(biāo)志著怪獸的誕生以及壞人的死亡。但是，在這令人心馳神往的神話背后，又有著怎樣的科學(xué)？
閃電究竟為什么發(fā)生這個(gè)問(wèn)題似乎仍舊是個(gè)未解之謎，但是科學(xué)家已經(jīng)能夠解釋閃電是怎么形成的。閃電那異常驚艷的出場(chǎng)是多方面因素共同努力的結(jié)果，它的誕生源于地球與大氣之間的電勢(shì)差。我們其實(shí)都生活在一個(gè)由帶正電荷的外層大氣和帶負(fù)電荷的地面構(gòu)成的巨型電容器中，在陽(yáng)光明媚的日子里，你似乎不會(huì)感覺(jué)到電荷的存在，因?yàn)橹車拇髿獠粫?huì)自動(dòng)放電來(lái)打擾到你。但是，當(dāng)雷暴開(kāi)始席卷而來(lái)，一切都將變得一團(tuán)糟。
暖空氣開(kāi)始上升至溫度較低的區(qū)域，并慢慢凝結(jié)，繼而產(chǎn)生陰暗沉重的雷雨云。在云的形成過(guò)程中，電荷會(huì)進(jìn)行近乎瘋狂的移動(dòng)。如果你能看到雷雨云的內(nèi)部，你就會(huì)看見(jiàn)帶正電的粒子聚束在頂部，而帶負(fù)電荷的粒子堆積在底部。云中的負(fù)電荷太過(guò)強(qiáng)大，以致于它會(huì)將地面自然存在的負(fù)電荷排斥到地下深處，為預(yù)示著雷暴降臨的正電荷場(chǎng)留下了空間。
最后，一旦相反的電荷達(dá)到其爆發(fā)點(diǎn)，閃電就將粉墨登場(chǎng)。不斷積聚并儲(chǔ)存的電最終劈開(kāi)了在常態(tài)下是絕緣體的空氣。被稱為“先導(dǎo)”（leader）的負(fù)通道往下延伸到地面，而被稱作為“回?fù)?rdquo;（streamer）的正通道則急速向上與負(fù)通道相遇。當(dāng)它們碰撞在一起時(shí)，劇烈的放電就通過(guò)兩個(gè)通道上下燃燒。這些不同的電荷交換形式，在你看來(lái)就是閃電。當(dāng)你驚奇地看著畫廊上的照片時(shí)，你或許會(huì)慶幸自己不在室外的那些雷暴之中。
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