電，在大氣科學中指大氣中的強放電現象。按其發生的部位，可分為雲中、雲間或雲地之間三种放電。閃電的放電作用通常會產生了閃電光或電光。雷電起因一般被認為是雲層內的各種微粒因為碰撞摩擦而積累電荷，當電荷的量達到一定的水平，等效于雲層間或者雲層與大地之間的電壓達到或超過某個特定的值時，會因為局部電場強度達到或超過當時條件下空氣的電擊穿強度從而引起放電。空氣中的電力經過放電作用急速地將空氣加熱、膨脹，因膨脹而被壓縮成電漿，再而產生了閃電的特殊構件雷（衝擊波的聲音）。目前對於放電具體過程的認識還不能透徹明白，一般被認為和長間隙擊穿的現象相類似。

在夏季的雷雨天氣雷電現象較為常見。它的發生與雲層中氣流的運動強度有關。有資料顯示，冬季下雪時也可能發生雷電現象，即雷雪，但是發生機會相當微小。若有嚴重的火山爆發時，空中可能出現短路，出現閃電。

雲中放電佔閃電的絕大多數，雲地之間放電者則是對人類的生產和生活產生影響的主要形式。閃電的電流很大，其峰值一般能達到幾萬安培，但是其持續的時間很短，一般只有幾十微秒。所以閃電電流的能量不如想象的那麼巨大。不過雷電電流的功率很大，對建築物和其他設備尤其是電器設備的破壞十分巨大，所以需要安裝避雷針、避雷器等以在一定程度上保護這些建築和設備的安全。

目錄 [隱藏]
1 閃電類型
1.1 雲中放電
1.2 雲地之間放電
1.3 雲間放電
1.4 球狀閃電
1.5 枝狀閃電
1.6 黑色閃電
1.7 正極閃電
1.8 超級閃電
1.9 其他
2 觸發閃電的要素
3 其它星球上的閃電
4 閃電的破壞
5 閃電的探測
6 參見
7 外部連結



[編輯] 閃電類型

雲間閃電
[編輯] 雲中放電
雲中放電(in-cloud lightning)
在0℃層以上，即空氣溫度下降到冰點的高度以上，雲內的液態水變成冰晶和過冷卻水滴(達0℃卻來不及凝結就落下的水滴)。由於空氣的密度不同，造成了空氣對流，在這些水滴或冰晶摩擦碰撞的過程中產生電荷。如雲內出現兩個足夠強的相反電位，帶正電的區域就會向帶負電的區域放電，結果就產生了雲內閃電(in-cloud lightning)或雲間閃電(cloud-to-cloud lightning)。風暴細胞內八成的放電過程屬於這種類型。


[編輯] 雲地之間放電

閃電的能見度專賴於能量的傳導
雷雲地之間放電（cloud-to-ground lightning）
這是最廣為研究的類型，主要是因為它們對人們的生命財產有極大的威脅性。

在一次正常的閃電前，雲裡的電荷分佈是這樣的：在底部是較少的正電荷，在中下是較多的負電荷，在上部是較多的正電荷。閃電由底部和中下部的放電開始。電子從上往下移動，這一放電由上向下呈階梯狀進行，每級階梯的長度約為50米。兩級階梯間約有50微秒的時間間隔。每下一級，就把雲裡的負電荷往下移動一級，這稱為階梯先導(stepped leader)，平均速率為1.5×105公尺/秒，約為光速的兩千分之一，半徑約在1到10公尺，將傳遞約五庫侖的電量至地面。當階梯先導很接近地面時，就像接通了一根導線，強大的電流以極快的速度由地面沿著階梯先導流至雲層，這一個過程稱為回擊，約需70微秒的時間，約為光速的三分之一至十分之一。典型的回擊電流強度約為一至兩萬安培。如果雲層帶有足夠的電量，又會開始第二次的階梯先導。

雷擊又分為負雷擊（negative stroke）及正雷擊（positive stroke），也就是由雲層往地面傳下來的是正電荷。正雷擊的發生機率比負雷擊小，但攜帶的電量會比負雷擊大，曾測量到的最大值為300庫侖。正雷擊通常只有一擊，有第二擊的正雷擊相當少見（因為雲層內靠近地面的正電荷較少）。


[編輯] 雲間放電
雲間放電是一種很少發生的閃電，它在二個或更多完全分離的積雨雲中放電。


[編輯] 球狀閃電
主條目：球狀閃電
球狀閃電通常被形容做一個在空中漂浮的發光球體。它們移動速度不定，甚至可能出現靜止的狀態。有時候會發出噝噝的爆裂聲，甚至有些球狀閃電在穿過窗戶後爆裂開來消失了。有很多目擊者都描述了球狀閃電，但是很奇怪的是，它們很少被氣象學家記錄到。

日本人的研究顯示出多宗球狀閃電多會發生在無暴風雨及閃電的情況之下。

許多不在這個球狀閃電領域工作的科學家是不能體會到球狀閃電的領域特性是多麼廣泛的。典型的球狀閃電直徑通常被規範化為20-30 厘米, 但有報告記載了球狀閃電直徑可達數米以上(Singer) 。一張最近的相片是由昆士蘭(Queensland)機動隊員Bret Porter所拍攝, 相片中顯示了一個相信為球狀閃電的一個火球，估計直徑大約為100 米。相片是刊出在科學雜誌 「Transactions of the Royal Society」. 標題為「一個有一條長而扭曲軌跡的發光球狀區域（a glowing globular zone (the breakdown zone?) with a long, twisting, rope-like projection (the funnel?) ）」.

高文（Coleman）是最早發表這個理論的科學家。在1993年，他在英國皇家氣象學會(Royal Meteorological Society)的出版刊物「Weather」中發表了這個理論。

球狀閃電是很難被人看見的。事實上，只有數次被拍攝為照片的記錄。

聖艾爾摩之火是被富蘭克林正式評定為自然界中的電力。這是與球狀閃電完全不同的。





[編輯] 枝狀閃電
常見的閃電多是分岔的枝條狀而非平直的線條狀，其中的奧妙人們卻不甚了解。荷蘭科學家最近解釋說，大氣放電過程中存在兩種氣體，因而放電時如同兩種不同黏度的液體混合，最終會產生分岔的枝條形狀。

來自荷蘭阿姆斯特丹CWI研究所的科學家曼努埃爾·艾里亞斯與同事介紹說，閃電中有兩種不同的媒介，即中性氣體和一個充斥著電離氣體的「通道」。在放電過程中，通道會在「最佳時間」形成一個理想導體，也就是說電流可以在其中無阻力的流動。在同一時刻，電離氣體和中性氣體原本存在的界限不穩定，兩種氣體「交融」，因而出現了分岔的枝條狀現象。科學家解釋說，這一現象類似兩種不同黏度的液體互相滲透出現的結果。

科學家還解釋說，大氣中的放電過程是否會出現分枝現象取決於電場的強度。如果電場強度大，即使陰極和陽極氣體之間只是相隔數毫米，也可能迅速形成「枝繁葉茂」的閃電現象。


[編輯] 黑色閃電
類似球狀閃電，也被稱為空中暗雷，不易發現，也好少出現在地面，初時是小小的一個黑色球體，呈瘤狀或泥團狀，容易被誤認為髒東西，但破壞力甚大，可造成爆炸，一般的避雷針對此種閃電無效。經常追逐金屬物體。


[編輯] 正極閃電
是一般閃電強度的10倍，曾製造過5起空難，就連巨無霸噴氣式客機（波音747）也難逃厄運。


[編輯] 超級閃電
是一種稀有的閃電，是一般閃電的強度的100倍甚至更多，可燃燒出藍色的火焰。最強可以有十萬億瓦特。


[編輯] 其他
和閃電有關的還有藍色噴流(BLUE JET)、紅色精靈(red sprit)和極低頻電波，而藍色噴流是雲頂與電離層之間的放電現象之一，被視為是雲對地面閃電同等地位的反向高空閃電，它和另一種高空放電現象「紅色精靈」有非常大的差別，藍色噴流持續發光平均時間約零點三秒，比紅色精靈要長約二十倍，另外藍色噴流可以很明顯看出發光的噴流從雲層中向高空噴出，與紅色精靈是在高空發光，沒有噴射現象完全不同。此外閃電會把范艾倫輻射帶(Van Allen radiation belt)清出安全狹槽，所以一般衛星都飛在此區，比較不受放射線破壞。而有科學家認為閃電一般只有百萬伏特，是不能穿過大氣（絕緣體），但科學家發現宇宙射線會破壞大氣分子產生X射線外，還會讓大氣變得較易導電，所以閃電發生和宇宙射線也有關。


閃電的瞬間：0.32秒間

[編輯] 觸發閃電的要素
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[編輯] 其它星球上的閃電
因為閃電需要擊穿氣體，所以閃電不可能在真空的空間內出現。但在其他行星的大氣層內有偵測到過閃電，如金星及木星。人們估計木星上的閃電比地球上的閃電強100倍左右，但是發生頻率只有地球上閃電的十五分之一。至於金星閃電的具體情況現在還在爭論中。在70年代到80年代中前蘇聯的金星號(Venera)和美國的先驅者計劃(Pioneer program)中，資料顯示在金星的上層大氣中發現了閃電，但是卡西尼—惠更斯號(Cassini-Huygens)經過金星的時候卻沒有發現任何閃電的發生。


[編輯] 閃電的破壞

被落雷擊中的樹木一般農夫隻身在空曠地下田，就具有尖端放電的效果(避雷針就是運用此一的原理，並且做到接地的功能)，很容易成為雷擊目標。閃電破壞力很大，若擊中人體，可擾亂人的心跳而致人於死地，也會使人燒焦，就算沒有被正面擊中，也可以把電力透過地面傳送到人體，死亡率為30%。宋仁宗時，張繼寶曾被雷擊傷。若在森林發生，有可能造成森林大火。