闪电为什么是弯弯曲曲,而不是直的?
大家都知道,带异性电的两块云接近时放出闪电,闪道中因高温使空气体积迅速膨胀、水滴汽化而发出强烈的爆炸声,这就是我们常说的“闪电雷鸣”。
闪电为什么总是弯弯曲曲的呢?美国国家气象局的内泽特·赖德尔认为,每当暴风雨来临,雨点即能获得额外的电子。
电子是带负电的,这些电子会追寻地面上的正电荷。额外的电子流出云层后,要碰撞别的电子,使别的电子也变成游离电子,因而产生了传导性轨迹。
传导的轨迹会在空气中散布着的不规则形状的带电离子群中间跳跃着迂回延伸,而一般不会是直线。所以,闪电的轨迹总是蜿蜒曲折的。
雨点的电子带负电,而多余的电子寻找地面的正电荷,与其他电子碰撞后变成游离电子,因而产生传导性的轨迹,空气中散布着大量不规则带电粒子群,传导轨迹在带电粒子群中跳跃着迂回延伸。于是负电荷和正电荷接触,闪电轨迹就呈现蜿蜒曲折状。
闪电通常都会把负电荷从雷暴云带到地面。在我们看见的闪电的前方有一个带负电荷的闪电先导,它快速向下移动到云层的下面,再穿过分布着正电荷的许多小区域的空气来到地面。云层下方的这些正电荷小区域,是雷暴云的强电场引起地面尖端放电释放出大量离子形成的。
带负电荷的闪电先导在寻找电阻最小的前进通道的过程中会发生分叉,这就是我们看到的闪电枝杈。当某一枝杈的先导接近地面时,其中的负电荷吸引地面尖状物体(比如草和树木)的正离子,在云层和地面之间形成导电通道。此后,从这个先导通道的底部开始,其中的负电荷源源流入地面而消失。
大家都知道,带异性电的两块云接近时放出闪电,闪道中因高温使空气体积迅速膨胀、水滴汽化而发出强烈的爆炸声,这就是我们常说的“闪电雷鸣”。闪电为什么总是弯弯曲曲的呢?美国国家气象局的内泽特·赖德尔认为,每当暴风雨来临,雨点即能获得额外的电子。电子是带负电的,这些电子会追寻地面上的正电荷。额外的电子流出云层后,要碰撞别的电子,使别的电子也变成游离电子,因而产生了传导性轨迹。传导的轨迹会在空气中散布着的不规则形状的带电离子群中间跳跃着迂回延伸,而一般不会是直线。所以,闪电的轨迹总是蜿蜒曲折的。
这是因为下雨前,天空中都会有厚厚的乌云,这些乌云中因为激烈的碰撞把使许多电子离开了配对的原子核,导致正负电荷数量不相等,因此云就带电了。这些被撞飞的电子暂时挤在其他电子的原子核边,但是因为太拥挤,它们希望回到那些缺少电子的原子核处。
这时电子有两个选择,一是回到云层另一端有空位的原子核边,二是回到地球。因为地球很大,多容纳一些电子也没什么关系。但是对电子来说这样的距离太远了,我们眼中毫无阻拦的空气中有着许许多多其他原子和分子,这对电子来说就是厚厚的墙壁。
当电子越来越多,它们的力量强大到足以打破这样的墙壁。本来那些没有多余电子的原子核会紧紧抓住自己的电子,但是这时它们愿意稍微松开一点手让电子能够更加自由地移动。于是许许多多的原子核就通过接力传递电子的方式在空气墙壁中开辟了一条通道,让电子能够越过这道厚实的墙壁到达地球。
在这个传递电子的过程中,有些原子核离得比较远,有些原子核不愿意传递电子,就像开凿隧道时要绕开过于坚硬的岩石。最终传递电子的导电路径就是一条曲曲折折的隧道,而且还会有许多分支,也就是闪电这样不规则的形状。所以不是电子不走直线,而是因为直线往往不是最轻松的一条路。
闪电是大气中脉冲式的放电现象。一次闪电由多次放电脉冲组成,这些脉冲之间的间歇时间都很短,只有百分之几秒。脉冲一个接着一个,后面的脉冲就沿着第一个脉冲的通道行进。现在已经研究清楚,每一个放电脉冲都由一个“先导”和一个‘回击”构成。第一个放电脉冲在爆发之前,有一个准备阶段—“阶梯先导”放电过程:在强电场的推动下,云中的自由电荷很快地向地面移动。在运动过程中,电子与空气分子发生碰撞,致使空气轻度电离并发出微光。第一次放电脉冲的先导是逐级向下传播的,像一条发光的舌头。开头,这光舌只有十几米长,经过千分之几秒甚至更短的时间,光舌便消失;然后就在这同一条通道上,又出现一条较长的光舌(约30米长),转瞬之间它又消失;接着再出现更长的光舌……光舌采取“蚕食”方式步步向地面逼近。经过多次放电—消失的过程之后,光舌终于到达地面。因为这第一个放电脉冲的先导是一个阶梯一个阶梯地从云中向地面传播的,所以叫做“阶梯先导”。在光舌行进的通道上,空气已被强烈地电离,它的导电能力大为增加。
我也好奇,下面的毛为什么是弯的,而不是直的。
为什么闪电不是直线的呢
一般我们见到的闪电都是线状闪电,就以它为例来讲述闪电的结构.闪电是大气中脉冲式的放电现象.一次闪电由多次放电脉冲组成,这些脉冲之间的间歇时间都很短,只有百分之几秒.脉冲一个接着一个,后面的脉冲就沿着第一个脉冲的通道行进.现在已经研究清楚,每一个放电脉冲都由一个“先导”和一个‘回击”构成.第一个放电脉冲在爆发之前,有一个准备阶段—“阶梯先导”放电过程:在强电场的推动下,云中的自由电荷很快地向地面移动.在运动过程中,电子与空气分子发生碰撞,致使空气轻度电离并发出微光.第一次放电脉冲的先导是逐级向下传播的,像一条发光的舌头.开头,这光舌只有十几米长,经过千分之几秒甚至更短的时间,光舌便消失;然后就在这同一条通道上,又出现一条较长的光舌(约30米长),转瞬之间它又消失;接着再出现更长的光舌……光舌采取“蚕食”方式步步向地面逼近.经过多次放电—消失的过程之后,光舌终于到达地面.因为这第一个放电脉冲的先导是一个阶梯一个阶梯地从云中向地面传播的,在我们看来就像一条不规则的线了
天空的闪电为什么不是直线而是波动的呢?
一般我们见到的闪电都是线状闪电,就以它为例来讲述闪电的结构。闪电是大气中脉冲式的放电现象。一次闪电由多次放电脉冲组成,这些脉冲之间的间歇时间都很短,只有百分之几秒。脉冲一个接着一个,后面的脉冲就沿着第一个脉冲的通道行进。现在已经研究清楚,每一个放电脉冲都由一个“先导”和一个‘回击”构成。第一个放电脉冲在爆发之前,有一个准备阶段—“阶梯先导”放电过程:在强电场的推动下,云中的自由电荷很快地向地面移动。在运动过程中,电子与空气分子发生碰撞,致使空气轻度电离并发出微光。第一次放电脉冲的先导是逐级向下传播的,像一条发光的舌头。开头,这光舌只有十几米长,经过千分之几秒甚至更短的时间,光舌便消失;然后就在这同一条通道上,又出现一条较长的光舌(约30米长),转瞬之间它又消失;接着再出现更长的光舌……光舌采取“蚕食”方式步步向地面逼近。经过多次放电—消失的过程之后,光舌终于到达地面。因为这第一个放电脉冲的先导是一个阶梯一个阶梯地从云中向地面传播的,在我们看来就像一条不规则的线了.
线状闪电 线状闪电与其它闪电不同的地方是它有特别大的电流强度,平均可以达到几万安培,在少数情况下可达20万安培。这么大的电流强度,可以毁坏和摇动大树,有时还能伤人。当它接触到建筑物的时候,常常造成"雷击"而引起火灾。线状闪电多数是云对地的放电。 片状闪电 片状闪电也是一种比较常见的闪电形状。它看起来好像是在云面上有一片闪光。这种闪电可能是云后面看不见的火花放电的回光,或者是云内闪电被云滴遮挡而造成的漫射光,也可能是出现在云上部的一种丛集的或闪烁状的独立放电现象。 球状闪电 球状闪电是闪电形态的一种,亦称之为球闪,民间则常称之为滚地雷。是一种十分罕见的闪电形状,却最引人注目。它像一团火球,有时还像一朵发光的盛开着的"绣球"菊花。它约有人头那么大,偶尔也有直径几米甚至几十米的。球状闪电有时候在空中慢慢地转游,有时候又完全不动地悬在空中。它有时候发出白光,有时候又发出像流星一样的粉红色光。球状闪电"喜欢"钻洞,有时候,它可以从烟囱、窗户、门缝钻进屋内,在房子里转一圈后又溜走。球状闪电有时发出"咝咝"的声音,然后一声闷响而消失;有时又只发出微弱的噼啪声而不知不觉地消失。球状闪电消失以后,在空气中可能留下一些有臭味的气烟,有点像臭氧的味道。球状闪电的平均直径为25厘米,大多数在10~100厘米之间,小的只有0.5厘米,最大的直径达数米。球状闪电偶尔也有环状或中心向外延伸的蓝色光晕,发出火花或射线。颜色常见的为橙红色或红色,当它以特别明亮并使人目眩的强光出现时,也可看到黄、蓝和绿色。其寿命只有1~5秒,最长的可达数分钟。 球状闪电的行走路线,一般是从高空直接下降,接近地面时突然改向作水平移动;有的突然在地面出现,弯曲前进;也有沿着地表滚动并迅速旋转的;运动速度常为每秒1~2米。它可以穿过门窗,常见的是穿过烟囱后进入建筑物,它甚至可以在导线上滑动,有时还发出“嗡嗡”响声。多数火球无声消失,有的在消失时有爆炸声,可以造成破坏,甚至使建筑物倒塌,使人和家畜死亡。遇人遇物后即发生惊人的爆炸,产生刺鼻的气味,造成伤亡、火灾等事故。 预防球状闪电的办法是,在雷雨天气,紧闭门窗,避免穿堂风。如果遇到飘浮的“火球”,轻轻的避开它,千万不要去碰它。 科学家推测,球状闪电是一种气体的漩涡产生于闪电通路的急转弯处,是一团带有高电荷的气体混合物,主要由氧、氮、氢以及少量的水组成。通常发生在枝状闪电之后,似乎枝状闪电是产生球状闪电的必要条件。球状闪电较为罕见,因而研究它十分困难,至今仍然是自然界中的一个谜 带状闪电 带状闪电是由连续数次的放电组成,在各次闪电之间,闪电路径因受风的影响而发生移动,使得各次单独闪电互相靠近,形成一条带状。带的宽度约为10米。这种闪电如果击中房屋,可以立即引起大面积燃烧。 联珠状闪电 联珠状闪电看起来好像一条在云幕上滑行或者穿出云层而投向地面的发光点的连线,也像闪光的珍珠项链。有人认为联珠状闪电似乎是从线状闪电到球状闪电的过渡形式。联珠状闪电往往紧跟在线状闪电之后接踵而至,几乎没有时间间隔。 火箭状闪电 火箭状闪电比其它各种闪电放电慢得多,它需要l~1.5秒钟时间才能放电完毕。可以用肉眼很容易地跟踪观测它的活动。 黑色闪电 一般闪电多为蓝色、红色或白色,但有时也有黑色闪电。由于大气中太阳光、云的电场和某些理化因素的作用,天空中会产生一种化学性能十分活泼的微粒。在电磁场的作用下,这种微粒便聚集在一起,形成许多球状物。这种球状物不会发射能量,但可以长期存在,它没有亮光,不透明,所以只有白天才能观测到它。
因为有热游离现象所以不是直线
热游离:
电弧形成后,弧隙间的高温使阴极表面的电子获得足够的能量而向外发射,形成热电场发射。同时在高温的作用下(电弧中心部分维持的温度可达10000℃以上),气体中性质点的不规则热运动速度增加。当具有足够动能的中性质点相互碰撞时,将被游离而形成电子和正离子,这种现象称为热游离。 另外,电弧的形成是触头间中性质子(分子和原子)被游离的过程。开关触头分离时,触头间距离很小,电场强度E很高(E = U/d)。当电场强度超过3×10^6 V/m时,阴极表面的电子就会被电场力拉出而形成触头空间的自由电子。这种游离方式称为:强电场发射。 从阴极表面发射出来的自由电子和触头间原有的少数电子,在电场力的作用下向阳极作加速运动,途中不断地和中性质点相碰撞。只要电子的运动速度v足够高,电子的动能A = 1/2mv^2足够大,就可能从中性质子中打出电子,形成自由电子和正离子。这种现象称为碰撞游离。新形成的自由电子也向阳极作加速运动,同样地会与中性质点碰撞而发生游离。碰撞游离连续进行的结果是触头间充满了电子和正离子,具有很大的电导;在外加电压下,介质被击穿而产生电弧,电路再次被导通。
原因如下:
1,在云层后的闪电,即使是太阳,也会在视觉上形成之字形。由于云的边际部分的不规则遮挡及离子从中心向外的扩散,容易给人这种感觉。
2,在云前的闪电事实上有两种,通常在草原上可以看到,离地较近的最粗的最短的那一根对地放电的离子通道,基本是直线。而在其侧旁的细的表现出非常之字化的特点。这是可以理解的,任何粒子在其没有受到干扰的情况下,应走直线。而之字形的拉弧或者放电,是因为其通道的不均匀,或者能量粒子碰到不均匀的埸。能量粒子受干扰。这和下雨天玻璃窗上的流痕差不多,急雨的直线性远远超过小雨。
3,球状闪电在也经常有报道,在我看来,这是能量均匀而没有击穿前的状态。只要有一个突破口,球状闪电就会变成拉弧,通常这种球体边上应该有非常均匀而且稳定的向心束缚。
4,和空气复合在一起的电磁埸在有闪电通过的时候,自己也发生波动,这种波动对闪电的侧向形成偏压,使其发生摇摆型的运动。
5,能量通道发生变化,由于通过粒子量过多,造成通道变形。
电子是带负电的,这些电子会追寻地面上的正电荷。额外的电子流出云层后,要碰撞别的电子,使别的电子也变成游离电子,因而产生了传导性轨迹。传导的轨迹会在空气中散布着的不规则形状的带电离子群中间跳跃着迂回延伸,而一般不会是直线。所以,闪电的轨迹总是蜿蜒曲折的。
另一方面,闪电的电压过大,导致大气层被击穿,变成导体,就形成了闪电,你知道大气层肯定不是各个地方一样的,所以电流就会尽量找捷径走,找电阻小的地方走,所以路径就变成弯的了
为什么闪电不是直线的?闪电是如何形成的?
闪电是大气摩擦产生的一种自然现象,因为闪电依靠空气中的介质传播,所以不可能形成直线。
闪电它是通过特殊的一种传导达成的,如果是直线的话那就麻烦了,因为它是通过特殊的一种电流,然后爆炸产生的,所以就是弯曲的。
因为闪电的速度比较快,所以造就了弯曲程度。通常都是因为大气压以及太阳的照射形成的。
文章标题: 闪电为何不是直线,是因为从云层到地面电阻最小的路径不是直线吗
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