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    關于雷電,你知道多少

    日期: 2023/7/29 9:20:17     瀏覽人數:

    雷電構成的三大要素


    溫差

    夏季,人們為了消暑會去山地或高原。這些當地四周空氣涼快,非常舒適。當人們爬到山上等海拔較高的當地時,為何氣溫會降低呢?或許還有人會這樣想:高的當地離太陽更近一些,應該會更熱吧?

    在地球的四周存在著關于咱們呼吸而言不可或缺的空氣??諝馐怯傻獨夂脱鯕獾染哂匈|量的分子構成的,不過單個分子的質量則是可以忽略的。地球的引力會作用于所有的空氣分子??諝夥肿颖坏厍蛳蛳挛?,就構成了包圍地表的空氣層(大氣層)。這個空氣層的95% 都處在距離地表20 km 之內的范圍。

    如果把空氣層劃分成幾個厚度相同的區域,就會如圖1.4 所示。


    雖然單獨來看它們的厚度相同、重量相等,但最靠近地表的一層,所承擔的則是它自身和它上面所有層累計的空氣重量。因此,最下層承受的空氣的重量也會“積少成多”,在地表的任何一個當地施加1 個標準大氣壓的壓力,關于比郵票還小的1 cm2的面積而言,其壓下的重量竟然會達到1013 g??墒?,跟著高度的上升(離地表越來越遠),氣壓就會以指數函數的聯系逐步變小。在距離地表5.3 km的高度,氣壓將變為標準大氣壓的一半。假設地表的氣溫為30 ℃,那么離地表高度5 km 的當地氣溫便是0 ℃,高度為12 km 時,則是-50 ℃,變得極其寒冷。
    空氣的壓力和體積變化,也會引起溫度變化。在密封的容器里充入空氣并施加壓力,空氣體積縮小,溫度就會上升。相反,加大空氣體積,溫度則會下降,這是與氣體的性質(波義耳定律)相關的。上行的空氣(例如上升氣流等)也是如此??諝馍仙礁咛?,壓力隨高度抬升變小,空氣體積擴張的同時,溫度便會下降。根據這樣的機制,地表與構成云的高空就構成了溫差。
    不過,在距地表20 km 以上的高度(不存在云的高度),空氣已經非常稀薄,冷卻效應便會消失。相反,這里還會因太陽光的直射而溫度上升。

    上升氣流

    上升氣流會在高空構成各式各樣的云,除此之外,還具有讓云中發生沖突,進而發生電的作用。上升氣流的發生方式有多種,如圖1.5 所示。

    咱們在氣候預報中常聽到低氣壓會發生上升氣流。低氣壓意味著當地的空氣壓力比周圍的空氣壓力更低。低氣壓的低,只是相關于周圍而言。所以,就算是低氣壓,有時也會超過1個標準大氣壓。低氣壓周圍的空氣會因壓力差流入,而流入的空氣可通行的只有去往高空一條路,因此便發生了上升氣流。通過上升氣流,空氣體積擴散,溫度變低。當達到露點溫度(溶在空氣中的水蒸氣成為水的溫度)以下的高度時,便會構成云。也正是這個原因,當低氣壓鄰近時,氣候一般會變壞。別的,當空氣因溫差構成對流時,也會構成上升氣流。
    當地上因強烈的日光而變得溫暖時,地上與寒冷的高空之間就會構成溫差,溫差引起空氣的對流,便會發生上升氣流。比如在夏季,在陽光強烈的午后發生的雷雨,成因便多是溫差發生的上升氣流。別的,鋒面交匯也會發生上升氣流。所謂鋒面,是指溫度不同的空氣團交匯的部分,這樣會引起空氣對流,因此非常容易發生上升氣流。地形也會發生上升氣流。當風遇到大山等隔絕地形時,會沿著山脊被抬升,變為上升氣流。赤道鄰近的南國島嶼,由于島嶼比海面更容易變暖升溫,所以島嶼的上空會發生上升氣流,有時還會構成云帶來降水。

    沖突電

    物質由多種分子組成,而分子又是由原子構成的。原子中心的原子核帶正電荷,它四周的電子云中則聚集了帶負電荷、不斷運動著的電子??墒?,因為原子內的正負電相同,于是,原子在電的性質方面保持著中性狀態(電中性)。所以,由分子或原子構成的物質一般不會表現出帶電性質。
    然而,當沖突物體發生熱能時,原子的電性質平衡遭到破壞,就會表現出帶電性質。咱們把這樣構成的電稱為沖突電。比如,將兩張薄膜(接觸)貼在一起用力沖突(壓力),當分開(分離)時,便會發生靜電。接觸壓力越大,分離速度越快,靜電電量就會越多(電壓變高)。兩種物質互相沖突,咱們把容易帶正電(+)的物質排在前面,把容易帶負電(-)的物質排在后面,這樣構成的次序叫作帶電序列。在圖1.6 中,

    用毛皮沖突玻璃時,毛皮會帶(-)電,玻璃會帶(+)電。物質的帶電性質可以通過沖突對象而改變,把帶電序列的前面的物質和后面的物質進行沖突時,排在前面的物質帶(+)電,排在后面的物質帶(-)電。帶電序列中,位置靠近的物質,沖突發生的電量(電壓)較小。
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