雷閃放電（lightning），自然界所產生的一種大氣中的火花放電。它由帶電荷的雷雲引起。在帶有大量不同極性或不同數量的電荷的雷雲之間、雷雲和大地之間形成很強的電場，其電位差可達數十至數百兆伏。雷電有片狀、線狀、鏈狀和球狀，以線狀最強烈，多為對地放電。
基本介紹
- 中文名：雷閃放電
- 外文名：lightning
- 基本解釋：自然界所產生的一種大氣火花放電
- 原因：由帶電荷的雲層間摩擦
- 電位差：數十至數百兆伏
- 形狀：片狀、線狀、鏈狀和球狀
簡介,形態,過程,防護,
簡介
自然界所產生的一種大氣中的火花放電。雷閃放電由帶電荷的雷雲引起。雷雲帶電原因的一種典型解釋認為：雷雲是潮濕的熱氣流不斷上升進入稀薄的大氣層冷凝的結果。當強烈的上升氣流穿過雲層時，水滴被碰撞而電離，輕微的水沫帶負電，上升形成大塊帶負電的雷雲 ；大滴水珠帶正電，凝聚成雨下降，或懸浮在雲中形成一些局部帶正電的雷雲區。雷雲的底部大多數帶負電，並在地面上感應出大量的正電荷。在帶有大量不同極性或不同數量電荷的雷雲之間、雷雲和大地之間形成了很強的電場，其電位差可達數十至數百兆伏。隨著雷雲的發展和運動，一旦空間電場強度超過大氣電離的臨界電場強度(空氣中約30千伏/厘米,有水滴存在時約10千伏/厘米),就會發生雷雲之間或雷雲對大地的火花放電。其電流達數十至數百千安，能量約一千兆焦，放電通道溫度高達15000～20000℃,產生強烈的光和熱,使空氣急劇膨脹震動,發出霹靂轟鳴。這就是雷閃放電。
形態
有片狀、線狀、鏈狀和球狀等。片狀閃電出現在雲層表面，若隱若現，雷電較弱。線狀閃電最強烈，大多數發生在雷雲對大地的放電。它蜿蜒曲折，枝杈縱橫，長達數千米（見圖）。鏈狀閃電是緊隨著出現在先前線狀閃電通道上的發光虛線，雷電很弱。球狀閃電又叫做球雷，常在大雷雨時形成，多數是直徑一、二十厘米的緋紅色球形發光體,大的直徑可達1米。球雷隨氣流在空中或地面飄遊，或從門窗、煙囪竄入室內，碰著障礙物突然爆炸而消失。
過程
雷雲對地放電的基本過程可分為先導放電和主放電兩個階段。當雷雲與大地之間的局部電場強度超過大氣電離的臨界電場強度時，就有局部放電通道自雷雲邊緣向大地發展，稱先導放電。先導放電是間歇性的脈衝發展過程，稱分級先導，每次間歇大約數十微秒。先導通道發展臨近地面時，由於局部空間電場強度的增加，常在地面突起處出現異極性的先導放電向天空發展，稱迎面先導。當先導通道到達地面或與迎面先導相遇以後，大氣強烈電離形成高導電率的電漿通道，使先導通道及雲中電荷與大地電荷迅速中和，這就是主放電過程。先導放電的平均發展速度較低，約為(1～5)×105米/秒，放電電流較小，約為數百安。主放電發展速度很高，約為2×107～1.5×108米/秒,出現很強的脈衝電流，可達數十至二、三百千安。 人們肉眼觀察到的一次雷閃,實際上有55%包含2次以上先導-主放電的重複過程，平均3次，最多可達40多次,稱為多重雷閃。由於第二次及以後的先導-主放電沿著先前的放電通道以更快的速度發展，因此其先導發展時間較短，沒有分叉，稱為箭形先導，主放電電流幅值也較第一次低。
雷閃放電
雷閃放電雷閃放電是一種隨機過程，影響因素較多。表征雷閃放電特性的參數都有明顯的統計性質。雷閃放電的極性75～90%為負極性。雷電流幅值服從對數累積機率分布，根據中國進行的實測，約有50%的雷電流幅值小於32.5千安,超過100千安的只有12%。雷電流波頭時間為1～5微秒,平均2～ 2.5微秒,波長20～100微秒,平均50微秒。不同地區雷閃放電的頻繁程度用雷暴日數表示，即平均每年有雷閃放電的天數。一般華南為80日以上，海南島高達100～130日，長江以南40～80日，長江以北和華北、東北20～40日，西北少於20日，新疆僅有3～4日。地面落雷密度以每一雷暴日每平方公里地面的落雷次數r表示，在中國r約為0.015。
防護
雷雲對大地的放電雖然只占少數，但是一旦發生，可能帶來嚴重的危害。雷閃擊中輸電線或附近，將會直接形成或感應產生幅值很高的衝擊電壓波，使線路絕緣閃絡，或傳入變電所破壞電氣設備，造成電力系統供電中斷。雷閃擊中高層建築、飛彈發射塔、通信廣播電視天線,可能引起設備損壞，人身傷亡。雷電防護的基本措施是裝設避雷針（線）和避雷器。避雷針（線）在雷雲對地放電過程中使地面電場畸變，影響先導放電的發展方向，吸引雷閃對避雷針（線）放電，再經引下線和接地裝置將雷電流引入大地，使被保護物免遭雷擊。避雷器裝設在被保護設備附近，當雷電衝擊波沿線路傳入時，它首先放電，限制了電壓波幅值，保護設備免遭破壞（見雷電防護）。
