雷電是人類最熟悉的自然現(xiàn)象。端午節(jié)前后，我國很多地區(qū)進(jìn)入了雷雨多發(fā)時節(jié)。當(dāng)雷電在滂沱大雨中閃爍轟鳴時，你會感受到雷聲那磅礴的力量，看到那如神龍巨爪般的閃電。
閃電打雷構(gòu)成了自然界蔚為壯觀的一方畫廊。在古代的詩歌詞賦中，有不少吟詠雷電的佳作，晉代傅元《驚雷歌》中的：“驚雷奮兮震萬里，威凌宇宙兮動四海，”把雷電氣魄寫得何等的雄奇！宋代愈琰的《雷》詩中：“幽窗降鑒頻三四，照盡人間正與邪”，卻把雷電與人類倫理觀等聯(lián)系起來，……可見雷電對人類生產(chǎn)生活乃至文化產(chǎn)生的影響是巨大的。
雷電自遠(yuǎn)古呱呱誕生已有數(shù)十億年了。雷電的本質(zhì)是什么? 當(dāng)它陣陣的騷動、悠閃藏耀展現(xiàn)在先民面前時，既蘊(yùn)含著對生命的誘惑，也深藏著對生存的恐懼。
隨著社會的文明進(jìn)步，人類開始用理性的眼光來審視雷電，以揭釋其中之謎。先秦時代，古人就用“陰陽”學(xué)說來解釋雷電?！渡袝榉丁分姓J(rèn)為：“有云然后有雷……故云雷相托，陰陽之合?！痘茨献印ぬ煳挠?xùn)》中也說：“陰陽相薄，感而為電，激而為雷?！彼未睦韺W(xué)家程顥也指出：“電者陰陽相軋，雷者陰陽相擊，”陰陽學(xué)說成了古人解釋雷電產(chǎn)生的機(jī)理的理論依據(jù)。
對于雷電在人類生活中導(dǎo)致的人被擊斃，樹木折斷，房屋著火等災(zāi)害，古人蠟誤地認(rèn)為這是上天對人不良行為的懲罰。東漢唯物論者王充針對這種情況，曾分析說這是由于“陰陽較軫”(沖突)而產(chǎn)生“激射”的結(jié)果，并指出“雷為天怒，虛妄之言”。
在我國古代的一些建筑中，巧妙地應(yīng)用了避雷方法，山西應(yīng)縣縣城西北佛宮寺內(nèi)有一座木塔，它建于遼代清寧上年(1056年)，塔高67.31米，其周圍的房屋不過高10米，當(dāng)周圍的屋舍屢遭電擊時，這座高聳的木塔卻安然無恙。明代永樂年間建在武當(dāng)山絕頂處的銅鑄鎦金大殿，每逢雷雨季節(jié)，當(dāng)雷電驟起之時，全殿周圍頻頻掠過巨大的火球，形成了“雷電煉殿”的奇觀，而金殿卻完好無損?？茖W(xué)研究表明，金殿建在峰頂，其表面鎏金，本身就如同一個伸入天空的大型鈍頭避雷針。
應(yīng)縣木塔
雷電產(chǎn)生于“陰陽”之說和古人的“避雷”措施，在科學(xué)發(fā)展史上具有重要意義
閃電的形狀可分為線狀、帶狀、球狀、片狀，聯(lián)球狀和火花等，線狀閃電最常見，它是一枝在空中曲折發(fā)展的火光柱，從這光柱上伸出許多小分枝，如同樹干上的小枝條，這種閃電的長度平均約2～3公里，常發(fā)生在云對地之間，閃電構(gòu)成的形狀千姿百態(tài)，但這些電又是如何產(chǎn)生的呢?
大名鼎鼎的美國科學(xué)家富蘭克林是率先研究雷電的人之一。他曾用風(fēng)箏作為雷電探測器，差點(diǎn)被雷電要了命，成功證明雷電是一種電。他在1752年指出：“雷雨云通常處于帶負(fù)電荷狀態(tài)，但有時也處于帶正電狀態(tài)?！币a(chǎn)生閃電，必須是正電荷或負(fù)電荷從云區(qū)之間，或云與地球之間傳播，但是引起雷雨云導(dǎo)電的原子現(xiàn)象和使整團(tuán)雷雨云完成帶電過程的空氣運(yùn)動如何解釋呢？后來，科學(xué)家們提出了兩種理論：首先是德國物理學(xué)家丁·埃爾斯托和F·革特爾提出了“重力分離理論”。
他們認(rèn)為，雷雨云中的雨滴，冰雹，霰粒(小冰粒)，在重力作用下下落穿過空氣和懸浮在空氣中的水滴以及冰晶粒時，較大的雨滴和小水滴就形成水霧，同時在與冰晶的碰撞過程中，雨滴帶上了負(fù)電，根據(jù)電荷守恒定律，水霧就帶上正電。后來，法國巴黎大學(xué)的加斯頓、格勒內(nèi)特提出了“對流假說”。他認(rèn)為云最初帶電來自外源供給：一是宇宙射線（一種來自外部空間的高能粒子流)，它使云中空氣分離為正負(fù)離子；二是地球表面的一些尖銳物體周圍的電場，產(chǎn)生正離子的電暈放電?？茖W(xué)家們則傾向于重力分離理論。但這兩種理論，都尚未能圓滿地解釋云雨的帶電過程，有關(guān)雷電產(chǎn)生的微觀機(jī)理，有待進(jìn)一步探索。
中國有句成語，叫“排山倒海之勢，雷霆萬鈞之力”。雷霆有萬鈞之力嗎?這個巨大的能量又來自何方?
究其根源，雷電的能量來自熱能，水蒸氣受熱膨脹，密度變得比周圍空氣小，在快速上升過程中，冷凝或凍結(jié)，釋放出潛在的熱能，然后液態(tài)水或冰開始下降，根據(jù)重力理論，下降過程中失去的引力熱能便轉(zhuǎn)化為云層的靜電能量，一旦這個靜電場強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于局部介質(zhì)的強(qiáng)度，就會產(chǎn)生閃電，閃電過程中，靜電能轉(zhuǎn)化為電磁能和聲能，但最后又復(fù)歸為熱能，
普通的一次閃電，地面和云端之間的電勢差約1000萬伏以上，可放電l 0～20庫侖，那么釋放的能量約2.0×108（2乘10的8次方）焦耳，相當(dāng)于1噸（1000千克）重的物體提高20米；對于中等規(guī)模的雷電，每分鐘有幾次閃電，功率達(dá)幾百兆瓦，相當(dāng)于一個小型核動力電站的功率，顯然雷電有“萬鈞之力”。
在地球大氣對流層中，每一秒鐘約有100余次雷電落地，每天都有800余萬次閃電釋放著巨大的能量。危害最大的落地雷，電壓可高達(dá)幾千萬伏，峰值電流的強(qiáng)度為5萬-20萬安培，閃電通道內(nèi)溫度高達(dá)1萬-2萬℃以上。
被雷電擊中的樹木
美國紐約大學(xué)的里查德扣奧維勒曾利用美國東部的36臺儀器觀察研究了美國東南部佛羅里達(dá)群島的閃電。他們分析了500多萬次雷電火花，發(fā)現(xiàn)佛羅里達(dá)雷擊時的峰值電流達(dá)到4—4.5萬安，約為新英格蘭的閃電電流的兩倍。研究表明，雷電火久花這一特性隨高度而變，并且云彩體積越大，貯存的電荷越多，產(chǎn)生的峰值電流更大，釋放的能量也就越多。
閃電時釋放出聲能，較近的雷聲是急促、猛烈的，遠(yuǎn)雷則感覺到隆隆之音，余音經(jīng)時較久。隆隆之音可以是云層，山谷及其它障礙物多次反射的結(jié)果，但主要原因是閃電路徑的彎曲，使電路上各點(diǎn)到達(dá)觀測者的距離不等，再加之不規(guī)則電路上各部分放電秩序的先后，產(chǎn)生聲波的干涉。
雷害是聯(lián)合國公布的10種最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，全球每年因雷害造成的損失達(dá)上百億美元。近20年來，我國因雷電災(zāi)害導(dǎo)致直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)百萬元以上的就有400多起，傷亡人數(shù)達(dá)數(shù)千人。
在美國，森林火災(zāi)70％由雷擊引起，55％的石油火災(zāi)是因雷擊引發(fā)的。在中國，以往大興安嶺林區(qū)林火22％以上由雷擊引起，其中29％釀成大火或特大火災(zāi)。
1989年8月12日，我國黃島曲庫起火并引發(fā)大爆炸，死19人，傷61人，幾百噸原油付之一炬，大火持續(xù)了104小時。禍因就是儲油庫遭地滾雷(球雷)襲擊所致。
球雷是在空氣中飄浮移動的團(tuán)狀火球，有粉紅、紅、黃、綠和白幾種顏色。它可以從煙囪、窗戶、門縫中鉆進(jìn)來。球雷大多出現(xiàn)在強(qiáng)雷雨天氣中，好發(fā)于線狀閃電之后，當(dāng)碰到人或物體后即發(fā)出驚人的爆裂聲，造成人員傷亡，或引發(fā)火災(zāi)。為此，當(dāng)天氣出現(xiàn)強(qiáng)雷雨及線狀閃電之后，應(yīng)緊閉門窗，嚴(yán)防球雷鉆空子。
球雷
雷電又是飛行安全之大敵。據(jù)調(diào)查，民航飛機(jī)平均每飛行2500小時就會碰到一次雷擊，噴氣式飛機(jī)每飛行1000小時可碰到一次雷電。雷電有時還會擊中火箭。1987年6月9日19時，美國一發(fā)射場上，豎立在發(fā)射架上的3枚巨型火箭被雷擊中，引爆了點(diǎn)火裝置，火箭自行升空，釀成了美國航天史上一起罕見的事故。筆者今年6月30日晚乘坐飛機(jī)從?？诜稻?，快接近北京時遇到雷區(qū)，外面的閃電和雷聲使人心驚肉跳。
因此，專家們建議，在高大建筑物上必須安裝避雷裝置，防御雷擊災(zāi)害；在戶外不要使用手機(jī)之類；雷雨天盡量少洗澡，太陽能熱水器用戶切忌洗澡；等等。
事物都有其兩面性，雷電也是如此，我們來看看它的好處：
雷電是一種較潔凈的能源。它一次放電能量達(dá)1~10億焦耳。利用它的沖擊力，能夯實(shí)松軟的地基，為建筑行業(yè)節(jié)省能源。利用雷電產(chǎn)生的高溫，可使巖石內(nèi)水分膨脹，達(dá)到爆破采石的目的。
雷電還可制造氮肥。閃電通道內(nèi)的高溫，有利于空氣中的氮、氧合成二氧化氨。生成的二氧化氯被雨水溶解，變成稀硝酸，落人土中，又與其他物質(zhì)結(jié)合形成硝石。
雷雨能保健。大家知道，負(fù)氧離子對人體健康是十分有益的。雷雨之后，每立方厘米空氣中負(fù)氧離子數(shù)目達(dá)1萬余個，而晴天里的鬧市區(qū)，負(fù)氧離子數(shù)目僅有幾十個。
雷電可幫助找礦。雷電偏愛打擊容易導(dǎo)電的物體。據(jù)此，人類可順藤摸瓜找到地下金屬礦藏。
……
雷電作為一種自然現(xiàn)象，深深地影響著人類生活的各個方面，隨著科學(xué)的不斷發(fā)展和對大自然認(rèn)識的日益深化，人類終將能有效地利用雷電，趨利避害，使它更好地造福于社會。
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