雷电的产生效应有什么

培章 1172分享

  雷电在下雨天的时候经常可以看见,然而大部分的人都会想要知道雷电是怎么产生的。下面为您精心推荐了雷电产生的科学原理,希望对您有所帮助。

  雷电的科学原理

  雷电是雷雨云中的放电现象。形成雷雨云要具备一定的条件,即空气中要有充足的水汽,要有使湿空气上升的动力,空气要能产生剧烈的对流运动。春夏季节,由于受南方暖湿气流影响,空气潮湿,同时太阳辐射强烈,近地面空气不断受热而上升,上层的冷空气下沉,易形成强烈对流,所以多雷雨,甚至降冰雹。 而冬季由于受大陆冷气团控制,空气寒冷而干燥,加之太阳辐射弱,空气不易形成剧烈对流,因而很少发生雷阵雨。但有时冬季天气偏暖,暖湿空气势力较强,当北方偶有较强冷空气南下,暖湿空气被迫抬升,对流加剧,就会形成雷阵雨,出现所谓“雷打冬”的现象。

  气象专家还说,雷暴的产生不是取决于温度本身,而是取决于温度的上下分布。也就是说,冬天虽然气温不高,但如果上下温差达到一定值时,也能形成强对流,产生雷暴。冬打雷在中国很少见,但在加拿大多伦多的冬天就经常出现 空气极不稳定的时候,容易发生强烈的向上对流运动,而形成高耸的积雨云,云中充满上上下下奔窜的水汽,就会产生静电,云的上端会产生正电荷,云的下端会产生负电荷,地面又是正电荷,那么,正、负电荷之间有空气作为绝缘体,若正、负电荷间的电压差,大到可以冲破绝缘体的空气,使空气在瞬间膨胀爆炸、发热发光,发光就是闪电,膨胀爆炸发出巨大声响就是打雷。

  雷电的含义

  水滴破裂效应:云中水滴在高速气流中作激烈运动,分裂成一些带负电的较大颗粒和带正电的较小颗粒,后者同时被上升气流携带到高空,前者落在低空,这样正负两种电荷便在云层中被分离,这也就是造成90%的云层下部带负电的原因。

  吸电荷效应:由于宇宙射线或其它电离作用,大气中存在正负离子,又因为空间存在电场,在电场力的作用下正负离子在云的上下层分别积累,从而使雷雨云带电,又称感应起电。

  水滴冻冰效应:水滴在结冰过程中会产生电荷,冰晶带正电荷,水带负电荷,当上升气流把冰晶上的水分带走时,就会导致电荷的分离,而使雷雨云带电。

  温差起电效应:实验证明在冰块中存在着正离子(H+)和负离子(OH-),在温度发生变化时,离子发生扩散运动并相互分离。积雨云中的冰晶和雹粒在对流的碰撞和摩擦运动中会造成温度差异,并因温差起电,带电的离子又因重力和气候作用而分离扩散,最后达到一定的动态平衡。

  至于到底是由哪种效应,或者哪几种效应共同作用的结果,科学界尚无定论,并且分歧很大。

  目前,科学上的几种解释雷雨云带电的理论,都是从物理角度入手,来解释云是如何带电这个物理现象的。至于到底是由哪种效应,或者哪几种效应共同作用的结果,科学界尚无定论,并且分歧很大。

  雷电的产生效应

  紫外线光解水带电效应:中国科学家的新观点,从光化学反应角度来解释这个物理现象:雷雨云带电,是由于高空中的云朵受到<258nm的紫外线照射,发生光化学反应而伴随产生的一个物理现象。

  雷雨云中电荷产生的类似臭氧层中臭氧产生的原理。雷雨云的空间分布大约在1000米—10000米的高空,云团内部的主要物质为水(H2O),随着温度和气压的不同,云中的水分为固态、液态、气态,水的化学键为H—O—H,氢氧键的键能为463/(kJ/mol)=4.8ev(E=1240/λ),即波长<258nm的紫外线就能够将氢氧键激发断裂。

  化学方程式为:H2O+hv(<258nm紫外线)→H+和OH-。

  H—OH在被波长<258nm的紫外线照射激发时,原子键断裂的那一瞬间,H粒子夺取电子的能力远弱于OH,所以,在断裂时,H粒子失去电子变为H+,OH夺得电子变为OH-(臭氧层中,氧气分子键被紫外线照射激发断裂时,由于两个氧原子夺取电子的能力相同,不存在带电的问题)。

  云团中的H+、OH-是极不稳定的(原因与臭氧层中O原子不稳定道理类似),它们会迅速的与周围的粒子发生反应形成稳定的粒子。有如下三种情况:

  (H+)+(OH-)=H2O(电量中和)

  (H+)+(H+)→H2+(带正电)

  (OH-)+(OH-)→H2O2-(带负电)

  带正电荷的H2、H由于比重(密度)远远轻于云团中的水蒸气(周围环境),它会迅速的向云朵的上方运动,并且一边运动一边将自身的正电荷带到云朵的上方(导致云朵上方带正电)。

  带负电荷的H2O2由于比重(密度)重于云团中的水蒸气,它也会迅速的向云朵的下方运动,并且一边运动一边将自身的负电电荷带到云朵的下方(导致云朵下方带负电)。

  最终结果是:

  2H2O=H2+↑+H2O2-↓(<258nm紫外线照射条件下)

  2H2O2=2H2O+O2(过氧化氢在自然界中极不稳定)

  最终结果,使得云朵的上方显正电,下方显负电。


相关文章:

1.天文--木星的光环

2.有哪些天文科学小知识

3.地球常见的天文知识有哪些

4.天文-地球是怎么诞生

5.太阳系有几个恒星

    热门标签

    827836