雷电的秘密

士州

18世纪以前，人们对雷电还是一无所知，流传了许多雷公、电母的神话。连少数科学家都以为雷电是毒气在空中爆炸。第一个揭穿雷电秘密的是美国著名学者本杰明·富兰克林。富兰克林在研究静电学时发现，空中闪电与实验室中的摩擦生电有很多相似之处。为了证实这一点，在1752年夏天，富兰克林准备了一只用木条和丝手帕做成的大风筝，他在风筝的顶端绑上一根细铁丝，把它与放风筝的麻绳连接起来，麻绳末端系一段不导电的绸带以便抓握，而在麻绳与绸带之间再系一把铁钥匙。当大雷雨来临時，别人都往屋里躲，而富兰克林却带着小儿子奔向野外，冒着狂风暴雨把这个风筝送上高空云层中。一会儿麻绳被淋湿了，变成良导体，随着电光闪闪，雷声隆隆，风筝和麻绳全都带电了，麻绳上原先披散的纤维都奇妙地直立起来。富兰克林觉得手有点发麻，他兴奋地把手指头挨近那把铁钥匙，立刻就有电火花向他的手指头传导过来，这些现象与实验室中带电物体的性质完全相同，原来闪电不过是大气中的强烈放电现象。

大家有没有注意，出现雷电不一定有雨。但是，闪电和雷鸣总是与天上的乌云联系在一起的。人们通常把能制造雷电和雷雨的乌云叫做雷雨云。

通过大量的探测，科学家已经知道，在雷雨云慢慢生成时，云体就开始带有大量电荷，而且总是在云体上部集中正电荷，云体下部集中负电荷。由于电的感应作用，又使雷雨云笼罩下的地面带有正电。这样，在云的上部与下部之间、云与云之间、云与地面之间，就会形成一些很强的电场。随着电场两边的电位差越来越大，正、负电荷间将发生击穿空气的放电现象，并激发空气发光，这就是闪电。每次闪电的电流高达几万甚至几十万安培，温度高达两三万摄氏度，比太阳表面温度还高五倍。在狭窄的闪电通道中，空气被突然剧烈地加热，迅速膨胀，然后空气体积又陡然缩小。空气由此发生振动，造成了轰隆隆的雷声。

为什么雷雨云会带电呢？为什么雷雨云中的电荷总是上正下负分布的呢？我们可以把这些解释大致归并为三大类：第一类认为是雷雨云吸附空气中的带电离子而起电;第二类把原因归之于云粒子受到外界电场的感应，因为大气即使在晴朗时也存在电场;第三类认为带电云层是由于云粒子之间的相变、摩擦、破碎等机械作用或云粒子的化学变化而形成的。