闪电是如何形成的
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发布时间：2022-04-23 07:14
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时间：2022-06-17 08:56
几年以前，闪电科学家开始寻找其他可能引发空气电离的方式，现在已经有了明确的假设：宇宙射线。它们是接近光速直冲太空的高能粒子，每秒钟数以千计的高能粒子轰击每平方米的地球大气层，很多宇宙射线都仅仅是银河间的穿行。1992莫斯科P.N.Lebedev物理研究所的亚历山大和古列耶维奇提出一种假说，认为宇宙射线可能形成了闪电。 当一道宇宙射线冲击地球的大气时，它可以撞击到空气分子，使之电离，并生成一种极高能量的电子。在靠近一个暴雨云中的电场中，这种电子可以加速到接近光速，然后就撞击和电离其他的空气分子。然后在系列反映中产生出越来越多的电子。这种接下来的电子雪崩能够电离空气，允许电荷流动。古列耶维奇称这种理论为“逃逸崩溃”（runaway breakdown）。这种理论最初被认为是相当不入流的，但由于缺乏其他的解释，现在已经变成了主流。该理论的主要优势就是它并不需要一个很大的电场去启动——大约每米300千伏，和一般暴风云中的测量到的电场强度类似。而接近光速的运动电子可以散发出如x光或伽马射线一样的高能辐射，这给验证这个理论提供了一种途径。
发现趣闻报告的证据
2001年，美国新墨西哥采矿技术研究所的查理?摩尔和同事首次发现了这种逃跑崩溃理论的直接证据。他们从一个附近的先头闪电中录制了X射线的发射。这种先头的闪电几乎是以不可见的电流蹒跚抵达地表的。每个闪电可达50米到100米长，有50微秒的间隔隔开。通常先头的闪电是负电的，但当它接触到地表的时候，一下子收集到正电电荷随即被拽到天空。当这两个路径相遇的时候，天和地之间就形成了回路，闪电就被释放出来了。
几十年来出现过不少关于闪电发出X光的趣闻报告，但摩尔的报告让研究人员们兴奋不已，美国佛州国际闪电研究和测试中心的副主任马丁?休曼说：“摩尔的观察让很多人认为能量辐射可能是真的，但是这个问题仍然需要证实或否定，我们仍然不能确定它不是一个谬误。”
杜威、休曼和同事开始用另一种方式来验证该理论。他们通过向暴雨云中发射火箭来引发它们产生闪电，休曼说，这样比干等着自然闪电出现有好处。他说，“你可能等了一个夏天才等来一两次可以看到的闪电雷鸣。”根据摩尔的报告，这些科学家们从2002年，开始用X射线探测器观察这些人造的闪电。令人吃惊的是，在2002年的夏天他们观察到的31次闪电有31次放射出X射线，似乎这些火箭引发了逃逸崩溃，或许，也正是宇宙射线导致了自然界的闪电。
研究人员从最原始的观察开始，逐渐改进他们的X射线能量的测量方法。去年他们用大约150，000电子伏特的测能装置记录到X射线爆发的微秒瞬间。这种能量符合一次逃逸崩溃中的电子能量，它们大约在50米左右的距离内喷流，这是发生一次Z字形闪电步骤的典型距离。杜威对这样的研究结果特别满意，他说：“分布的过程决定闪电要向哪里去，以及如何分叉。但是闪电的步幅特别神秘，没有人准确地知道它下步怎么走和为什么要那样走。” 逃跑崩溃理论解释了这一点。在崩溃被引发前它在空气中很短距离内建立起电场，然后，这些电荷移动到另一个位置，又重新建立起一个电场。
然而，正如人们发现的有关逃跑崩溃理论的证据一样，这一理论中宇宙射线引发电子喷流的线索也日益增多。今年2月，美国密西西比大学的托马斯?马歇尔和同事发表了一篇报告：他们在美国新墨西哥州的一座山上的暴风雨云中用气球测量，把一个携带着电场的遥控气球发射到暴雨云中，通过变换气球的位置比较了闪电的时间和位置。两个闪电发生之时正是在云端电场从开始的281千伏/米过渡到逃逸崩溃的刹那间。
宇宙射线如何诱发闪电
但是，研究人员观察到一个奇怪的现象，他们仔细研究了他们发现的三次闪电中的一次，结果是即便局部天空中的电场达到345千伏/米，它也会在接地闪电前停留整整40秒。闪电为什么要延迟？马歇尔说，“它可能正是在等待一条更大的宇宙射线将其发射出来。”这正是逃逸崩溃理论的未解问题：如果逃逸崩溃恰恰是被宇宙射线所激发的，那么宇宙射线到底是如何诱发了这种高能放电呢？
2003年，古列耶维奇假设，你可能需要一个能量至少在1016电子伏特的粒子，但是这种能量的宇宙射线仅以每50秒1次的速度袭击每平方米的地表，这种频率不足以说明全球的闪电活动。当杜威再次查看了2002年到2004年X射线能量仪记录的先头闪电。他发现这些数据表明，逃逸电子的能量比古列耶维奇预测的宇宙射线的喷流小20倍。马歇尔认为这是非常令人困惑的。但是，杜威的观察仅仅是利用X射线测量先头闪电。古列耶维奇的宇宙射线预测可能还是要应用在云端逃逸崩溃的起始上。
2003年夏天，杜威从一朵打闪的云上记录了一次比X射线爆发更厉害的伽马射线爆发，这种高能事件更符合古列耶维奇的预测。云端上伽马射线的爆发已被较为详尽地研究过，因为人们可以通过卫星从上面观察它。最开始的时候，这些闪电理论学家都对伽马射线的闪烁感兴趣，因为他们认为这可能与另外一个闪电之谜——“精灵”有关。精灵是由‘云顶’向‘中气层’放电的一种现象。‘中气层’所涵盖的范围约在高度四十千米到九十千米这段区域（暴雨云大约距离地面10千米到16千米）。
杜克大学的“精灵”研究者史蒂夫?库莫尔指出，RHESSI从上面可以看到伽马射线的闪烁并计出精灵的位置和时间交叠。但他研究26条闪烁的伽马射线，没有一条和一个精灵闪电有关。它们似乎都来自雷云高度的区域而不是更高一畴的精灵所发生的区域。
库莫尔指出，“当然，看起来像是陆地上的伽马射线闪烁与闪电的发动过程有关。”但是该理论还存在一些问题：比如地面上没有足够的伽马射线爆发来说明地球上所有的闪电活动。
不管怎么说，研究人员开始确信，闪电是由某种逃逸崩溃所引发的。而且他们已经得到了高空中云层中的一些宇宙射线可能诱发闪电的间接证据。但是，迄今为止，科学家还不能确定逃逸崩溃总是由宇宙射线导致的。
参考资料：http://www.axlmzx.com/lmschooloffice/LmSchoolBbs/ShowPost.asp?ThreadID=78
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时间：2022-06-17 08:56
有很多见解：
1；带不同种电荷的两大片云相遇而产生的一种放电现象
2：是有云和云之间的正电和负电产生的
3：美科学家认为X和伽马射线才是闪电形成主因
通常人们认为闪电是由大气层中的电场作用形成的。但是，来自佛罗里达技术协会的天体物理学家约瑟夫-德怀尔(Joseph Dwyer)表示，大气层中的电场产生闪电这一理论是错误的，大气层中的电场不可能达到产生闪电的电场强度。
德怀尔曾从事高能量微粒的研究工作，两年前他来到佛罗里达研究中心。在佛罗里达研究中心，聚集了许多从事闪电研究的科研人员。当德怀尔从学术报告中了解到伽马射线和X射线与闪电的形成有密切关系时，他对此产生了浓厚的兴趣并致力于该领域的研究。
许多科学家相信，当大气中形成强大的电场便能够产生闪电。尽管没有任何人真正看到这样的电场，但是，这些科学家仍确信这是闪电形成的正确解释。当德怀尔建立一个高能量辐射模型用来描述地球大气层电场的形成时，模型的实验结果使他为之震惊。他发现电场中伽马射线和X射线释放的能量，可为电场提供足够的电场强度产生闪电。在雷雨天气中，上升气流和下降气流推动水分子互相作用，释放出电子从而增强了电场强度，这些电子最终以接近光速的速度穿越空气。依据德怀尔的闪电形成理论，这些高速电子在电场中伽马射线或者X射线释放的能量作用下，与大气层其他微粒发生碰撞便产生强大的雷鸣声，并释放出电荷。
曾致力于闪电形成研究的佛罗里达大学马丁-乌曼(Martin Uman)称，“这项发现可能是科学理论的一个重大突破。德怀尔的理论还展示了闪电产生所需的伽马射线和X射线强度。”但是，对于闪电形成的确切解释尚仍不能定论。目前，德怀尔仍猜测某些特定条件下的电场也可以聚集足够的电场强度从而产生闪电
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时间：2022-06-17 08:57
人们通常把产生闪电的云称为“雷雨云”，其实与闪电有关的云有层积云、雨层云、积云、积雨云，最重要的是积雨云，一些气象专业书籍中所讲的雷雨云其实就是积雨云。
云的形成过程是空气中的水汽经由各种原因达到饱和或过饱和状态而发生凝结的过程。使空气中水汽达到饱和是形成云的一个必要条件，其主要方式有：水汽含量不变，空气降温冷却；温度不变，水汽含量增加；既增加水汽含量，又降低温度。
但对云的形成来说，降温过程是最主要的，其中又以上升运动引起的降温冷却作用最为普遍。
积雨云就是一种在强烈垂直对流过程中形成的云。由于地面吸收太阳的辐射热量远大于空气层，所以白天地面温度升高较多，夏日这种升温更为明显，近地面大气的温度由于热传导和热辐射也跟着升高，气体温度升高必然膨胀，密度减小，压强也随着降低，根据力学原理它就要上升，上方的空气层密度相对说来就较大，就要下沉。热气流在上升过程中膨胀降压，同时与高空低温空气进行热交换，于是上升气团中的水汽凝结而出现雾滴，就形成了云。在强对流过程中，云中的雾滴进一步降温，变成过冷水滴、冰晶或雪花，并随高度逐渐增多。积雨云形成过程中，在大气电场以及温差起电效应、破碎起电效应的同时作用下，正负电荷分别在云的不同部位积聚。当电荷积聚到一定程度，就会在云与云之间或云与地之间发生放电，也就是平常所说的“闪电”。
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时间：2022-06-17 08:57
雷电是一种自然放电现象.夏季,高空中有好多云团不断运动,云团交错运动,相互摩擦,产生大量电荷,形成电场.由于同种电荷相排斥,于是正电荷和负电荷分别聚集到云的两端.积云所带的电达到一定程度时会穿过空气放电,使两种电荷中和并产生火花,这便是雷电。因为空气的电阻不均匀，电前进的形状大多曲曲折折，形成像树枝一样的光带，这就是闪电。而放电使空气振动发出的声音，就是雷声。
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时间：2022-06-17 08:58
任何原子构成的物质理论上都可以产生闪电，因为含有电子
