雷声是怎么形成的

雷电是天气现象之一。在雷云的形成过程中，某些云团带有正电荷，另些云团带有负电荷。它们对大地的静电感应使地面产生异性电荷。当这些云团电荷积聚到一定程度时，不同电荷的云团之间或云团与大地之间的电场强度就可击穿空气（一般为25-30kv/cm）开始游离放电。我们称这种游离放电为“先导放电”，云团对大地的先导放电是云团向地面跳跃(梯级)式逐渐发展的，当它到达地面时(高出地面的建筑物、架空输电线等)，便会产生由地面向云团的逆主放电。在主放电阶段里，由于异性电荷的剧烈中和，会出现很大的电流(一般为几十kA至几百kA)，随之发生强烈放电闪光，这就是闪电；强大的电流把闪电通道内的空气急剧加热到一万度以上，使空气骤然膨胀而发出巨大响声，这就是雷，这就形成了雷电。

【雷电是什么】雷电是伴有闪电和雷鸣的一种雄伟壮观而又有点令人生畏的放电现象。雷电一般产生于对流发展旺盛的积雨云中，因此常伴有强烈的阵风和暴雨，有时还伴有冰雹和龙卷。积雨云顶部一般较高，可达20公里，云的上部常有冰晶。冰晶的凇附，水滴的破碎以及空气对流等过程，使云中产生电荷。云中电荷的分布较复杂，但总体而言，云的上部以正电荷为主，下部以负电荷为主。因此，云的上、下部之间形成一个电位差。当电位差达到一定程度后，就会产生放电，这就是我们常见的闪电现象。闪电的的平均电流是3万安培，最大电流可达30万安培。闪电的电压很高，约为1亿至10亿伏特。一个中等强度雷暴的功率可达一千万瓦，相当于一座小型核电站的输出功率。放电过程中，由于闪道中温度骤增，使空气体积急剧膨胀，从而产生冲击波，导致强烈的雷鸣。 带有电荷的雷云与地面的突起物接近时，它们之间就发生激烈的放电。在雷电放电地点会出现强烈的闪光和爆炸的轰鸣声。这就是人们见到和听到的闪电雷鸣。【闪电是什么】暴风云通常产生电荷，底层为阴电，顶层为阳电，而且还在地面产生阳电荷，如影随形地跟着云移动。阳电荷和阴电荷彼此相吸，但空气却不是良好的传导体。阳电奔向树木、山丘、高大建筑物的顶端甚至人体之上，企图和带有阴电的云层相遇；阴电荷枝状的触角则向下伸展，越向下伸越接近地面。最后阴阳电荷终于克服空气的阻障而连接上。巨大的电流沿着一条传导气道从地面直向云涌去，产生出一道明亮夺目的闪光。一道闪电的长度可能只有数百千米，但最长可达数千米。闪电的温度，从摄氏一万七千度至二万八千度不等，也就是等于太阳表面温度的3~5倍。闪电的极度高热使沿途空气剧烈膨胀。空气移动迅速，因此形成波浪并发出声音。闪电距离近，听到的就是尖锐的爆裂声；如果距离远，听到的则是隆隆声。你在看见闪电之后可以开动秒表，听到雷声后即把它按停，然后以3来除所得的秒数，即可大致知道闪电离你有几千米。【闪电的类型】曲折开叉的普通闪电称为枝状闪电。枝状闪电的通道如被风吹向两边，以致看来有几条平行的闪电时，则称为带状闪电。闪电的两枝如果看来同时到达地面，则称为叉状闪电。闪电在云中阴阳电荷之间闪烁，而使全地区的天空一片光亮时，那便称为片状闪电。未达到地面的闪电，也就是同一云层之中或两个云层之间的闪电，称为云间闪电。有时候这种横行的闪电会行走一段距离，在风暴的许多公里外降落地面，这就叫做“晴天霹雳”。闪电的电力作用有时会在又高又尖的物体周围形成一道光环似的红光。通常在暴风雨中的海上，船只的桅杆周围可以看见一道火红的光，人们便借用海员守护神的名字，把这种闪电称为“圣艾尔摩之火”。超级闪电指的是那些威力比普通闪电大100多倍的稀有闪电。普通闪电产生的电力约为10亿瓦特，而超级闪电产生的电力则至少有1000亿瓦特，甚至可能达到万亿至100000亿瓦特。纽芬兰的钟岛在1978年显然曾受到一次超级闪电的袭击，连13公里以外的房屋也被震得格格响，整个乡村的门窗都喷出蓝色火焰。【袭击的时间】就在你阅读这篇文章的时候，世界各地大约正有1800个雷电交作在进行中。它们每秒钟约发出600次闪电，其中有100次袭击地球。乌干达首都坎帕拉和印尼的爪哇岛，是最易受到闪电袭击的地方。据统计，爪哇岛有一年竟有300天发生闪电。而历史上最猛烈的闪电，则是1975年袭击津巴布韦乡村乌姆塔里附近一幢小屋的那一次，当时死了21个人。【雷电发生的频率与特性】在任何给定时刻，世界上都有1800场雷雨正在发生，每秒大约有100次雷击。在美国，雷电每年会造成大约150人死亡和250人受伤。全世界每年有4000多人惨遭雷击。在雷电发生频率呈现平均水平的平坦地形上，每座300英尺高的建筑物平均每年会被击中一次。每座1200英尺的建筑物，比如广播或者电视塔，每年会被击中20次，每次雷击通常会产生6亿伏的高压。每个从云层到地面的闪电实际上包含了在60毫秒间隔内发生的3到5次独立的雷击，第一次雷击的峰值电流大约为2万安培，后续雷击的峰值电流减半。最后一次雷击之后，可能会有大约150安培的连续电流，持续时间达100毫秒。经测量，这些雷击的上升时间大约为200纳秒或者更快。通过2万安培和200纳秒，不难计算得到dI/dt的值是每秒10^11安培！【雷电的危害】闪电的受害者有2／3以上是在户外受到袭击。他们每3个人中有两个幸存。在闪电击死的人中，85��男性，年龄大都在10岁至35岁之间。死者以在树下避雷雨的最多。苏利文也许是遭闪电袭击的冠军。他是退休的森林管理员，曾被闪电击中7次。闪电曾经烫焦他的眉毛，烧着他的头发，灼伤他的肩膀，扯走他的鞋子，甚至把他抛到汽车外面。他轻描淡写地说：“闪电总是有办法找到我。”雷电对人体的伤害，有电流的直接作用和超压或动力作用，以及高温作用。当人遭受雷电击的一瞬间，电流迅速通过人体，重者可导致心跳、呼吸停止，脑组织缺氧而死亡。另外，雷击时产生的是火花，也会造成不同程度的皮肤烧灼伤。雷电击伤，亦可使人体出现树枝状雷击纹，表皮剥脱，皮内出血，也能造成耳鼓膜或内脏破裂等。【防雷击须知】雷电发生时产生的雷电流是主要的破坏源，其危害有直接雷击、感应雷击和由架空线引导的侵入雷。如各种照明、电讯等设施使用的架空线都可能把雷电引入室内，所以应严加防范。一、雷击易发生的部位1.缺少避雷设备或避雷设备不合格的高大建筑物、储罐等；2.没有良好接地的金属屋顶；3.潮湿或空旷地区的建筑物、树本等；4.由于烟气的导电性，烟囱特别易遭雷击；5.建筑物上有无线电而又没有避雷器和没有良好接地的地方。二、预防雷电的方法 1.建筑物上装设避雷装置。即利用避雷装置将雷电流引入大地而消失。2.在雷雨时，人不要靠近高压变电室、高压电线和孤立的高楼、烟囱、电杆、大树、旗杆等，更不要站在空旷的高地上或在大树下躲雨。3.不能用有金属立柱的雨伞。在郊区或露天操作时，不要使用金属工具，如铁撬棒等。4.不要穿潮湿的衣服靠近或站在露天金属商品的货垛上。5.雷雨天气时在高山顶上不要开手机，更不要打手机。6.雷雨天不要触摸和接近避雷装置的接地导线。7.雷雨天，在户内应离开照明线、电话线、电视线等线路，以防雷电侵人被其伤害。8.在打雷下雨时，严禁在山顶或者高丘地带停留，更要切忌继续蹬往高处观赏雨景，不能在大树下、电线杆附近躲避，也不要行走或站立在空旷的田野里，应尽快躲在低洼处，或尽可能找房层或干燥的洞穴躲避。9.雷雨天气时，不要用金属柄雨伞，摘下金属架眼镜、手表、裤带，若是骑车旅游要尽快离开自行车，亦应远离其它金属制物体，以免产生导电而被雷电击中。10.在雷雨天气，不要去江、河、湖边游泳、划船、垂钓等。11.在电闪雷鸣、风雨交加之时，若旅游者在旅店休息，应立即关掉室内的电视机、收录机、音响、空调机等电器，以避免产生导电。打雷时，在房间的正中央较为安全，切忌停留在电灯正下面，忌依靠在柱子、墙壁边、门窗边，以避免在打雷时产生感应电而致意外。当发生雷击时，旅伴应立即将病人送往医院。如果当时呼吸、心跳已经停止，应立即就地做口对口人工呼吸和胸外心脏按摩，积极进行现场抢救。千万不可因急着运送去医院而不作抢救，否则会贻误病机而致病 死亡。有时候，还应在送往医院的途中继续进行人工呼吸和胸外心脏按摩。此外，要注意给病人保温。若有狂躁不安、痉挛抽搐等精神神志症状时，还要为其作头部冷敷。对电灼伤的局部，在急救条件下，只需保持干燥或包扎即可。雷雨天气发生时，即使在安装了避雷针的情况下，也应该迅速拔掉室内电视、电冰箱以及天线电源的插头，防止空间电磁波干扰造成不必要的损失。此外，从电闪雷鸣的形成和发生过程来看，空旷场地上、建筑物顶上、高大树木下、靠近河湖池沼以及潮湿地区是雷击事故多发区。全国建筑物电气装置标准化技术委员会委员王宏民：在室外，要考虑到雷电活动区域，看雷电活动远近，一般是听雷声就能判断出远近，不要躲到避雷针和大树下面。在空旷的地方不要打雨伞，因为雨伞有针尖，电场强度要集中些。不要在空旷地方打手机。要蹲下来，两脚并拢。专家最后强调，如遇雷雨天气，市民最好躲入一栋装有金属门窗或设有避雷针的建筑物内。一辆金属车身的汽车也是最好的“避雷所”，一旦这些建筑物或汽车被雷击中，它们的金属构架或避雷装置或金属本身会将闪电电流导入地下。【雷电统计的概念】雷电次数——当雷暴进行时，隆隆的雷声持续不断，若其间雷声的时间间隔小于15分钟时，不论雷声断续传播的时间有多长，均算作是一次雷暴；若其间雷声的停息时间在15分钟以上时，就把前后分作是两次雷暴。雷电小时——就是说在该天文小时内发生过雷暴，更通俗些说是在这个时间里曾听到过雷声而不论雷暴持续时间的长短如何。某一地区的"年雷电小时数"也就是说该地区一年中有多少个天文小时发生过雷暴，而不管在某一小时内雷暴是足足继续了一小时之久，还是只延续了数分钟。雷暴日数——也叫做雷电日数。这是我们所最熟悉的。只要在这一天内曾经发生过雷暴，听到过雷声，而不论雷暴延续了多长时间，都算作一个雷电日。"年雷电日数"等于全年雷电日数的总和。雷暴月数——也叫做雷电月数，即指在这一个月内曾发生过雷暴。"年雷暴月数"也就是指一年中有多少个月发生过雷暴。战斗机雷电[编辑本段]“雷电”空中支援攻击机A-10双发近距空中支援战斗机在美军服役近30年，堪称美国空军甚至是世界空军发展史上的经典战机。A-10机头下沿的GAU-8/A30mm七管加特林炮是曾经装在战斗机上，威力最大的机炮。每分钟可以发射直径30mm的航空炮弹2100到4000 发，足以破坏坦克的装甲。A-10又被称作“疣猪”，被设计称可以用一个发动机和一个完整的尾鳍安全飞行，甚至一个机翼完全被打掉也没有关系。A-10甚至可以在座舱和弹药舱上罩上钛合金的防护罩以对抗地面防空加农炮的打击。机载的电子设备可靠性也相当的高。正当美军要将A－10退役用F－16来代替的时候，它在伊拉克战争中再次证明了自身的价值。A-10在伊拉克战争中的战绩是：1000多辆坦克，1200多门火炮，2000量其他车辆及两架直升飞机。美军最多时有700架A－10，到2004年为止美军依然有350架A-10在服役。退役的A-10也大多数被出售到其他国家。A-10"雷电II"(有别于第二次世界大战中P—47雷电)又称“疣猪(Warthog)”由美国费尔柴尔德(FAIRCHILD，又译“仙童”)公司为美空军研制的单座双发近距空中支援攻击机。1966年，根据越南战争的教训，美军提出了研制新型单座近距支援攻击机，以取代老旧的螺旋桨式攻击机A-1 的计划，即A-X计划。1967年4月美国空军开始招标，1970年3月选定诺斯罗普公司和费尔柴尔德公司各制造两架原型机。诺斯罗普公司的原型机称A- 9，费尔柴尔德公司的称A-10。72年5月10日A-10首次试飞。1972年10～12月，经过284个飞行小时的全面对比鉴定试飞，1973年1月美国空军宣布A-10获胜。随即与费尔柴尔德公司签订了价值1.593亿美元的合同，制造10架预生产型飞机供研究、发展、试验和鉴定使用，其中6架用于发展试验，4架用于鉴定。同时与通用电气公司签订2760万美元的合同，订购32台配套发动机。1975年10月21日A-10生产型试飞。A-10 1975年开始交付，1984年停产，总共生产了713架，其中有30架N/AWA-10。A-10的研制费共计3.285亿美元，其中机体及设备 2.11亿美元，发动机3600万美元，机炮1100万美元。空军花费的研究、发展、试验和鉴定费约为4.23亿美元。A-10在1982年的单价为 960万美元，在美空军中算是一种价格低廉的作战飞机。A-10采用中等厚度的大弯度平直下单翼。相对厚度12％，安装角-1°，外翼上反角7°。机翼翼尖下垂，据称可增大航程8％。机翼为全金属三梁结构。全金属半硬壳式铝合金结构机身，钛装甲总重为550千克。机身腹部装甲厚50毫米，可承受苏制23mm高射炮弹的打击。全金属悬臂式结构尾翼，水平尾翼为等弦长。双垂尾装于平尾端部。前三点单轮可收放式起落架。主起落架采用宽胎面低压轮胎，有防滑刹车装置。采用两台通用电气公司的TF34-GE-100高流量比涡轮风扇发动机，单台推力为40.94千牛(4175千克)。A-10拥有坚固的驾驶员座舱装甲，呈浴缸状的钛合金装甲包裹住了整个座舱的下半部，这使飞行员在地面火力中飞行的安全系数大大增加。座舱玻璃也具有相当的防弹能力。水泡形座舱视野良好，前方下视界为20°，两侧为40°，周围为360°，装道格拉斯公司的ACESII弹射座椅，可以在零高度、0～834 千米/小时的速度范围内安全弹射。A-10攻击机的两个发动机由于分布得相距较远，减少了同时被防空火力击中而使飞机完全失去动力的机会。垂尾设计成分离得较远的两个小翼面，也是基于相同的理由。A-10的机头有较大的下倾角，使得飞行员视野开阔，再加上水泡形座舱盖，无论前后视野都有充分保证，这一点比苏联设计的攻击机要好多了。机头下装有红外观瞄吊舱。白色“工”字形图案是其上方空中加油口的标识。机上设备包括AN/AIC-18机内通信设备，KY-58/75保密话音、多频段调幅、调频通信设备，CPU-132导航计算机，AN/ASN-141惯性导航系统，AN/ARN-118塔康导航设备，AN/AXQ-13电视监控器，MXU-553飞行数据记录仪，AN/ARN-108仪表着陆系统， AN/ALR-46和ANALR-69雷达告警接收机，AN/APX-101敌我识别器，AN/AWG-(ACS)武器控制系统，AN/AVQ-29平视显示仪。另外还有AN/AAS-35激光搜索和跟踪系统吊舱，AN/ALQ-87及AN/ALQ-119电子对抗吊舱。TA-10为双座教练型海湾战争时期，120架A-10参战，也取得了很好的战绩。曾有一个双机A-10编队在一天中就摧毁了23辆伊拉克坦克。但是，A-10速度慢，自卫能力弱，只有在掌握制空权的情况下才能较好地执行任务。海湾战争后，美国决定减少其战术空军联队的数量，A-10的装备数量因此也受到了削减。1992年10月，美国决定把50架多余的A-10送给土耳其。美军曾计划用改进的F-16战斗机执行A-10的典型任务，但由于F-16的防护能力不足和经费等多种原因，此计划无疾而终，A-10得以继续服役。海湾战争后，A-10一直没有机会参与实战。2002年3月，美国军方把A-10布置到富汗的美军前线基地，从而使A-10再次重上战场。由于A-10缺乏火控雷达和先进的光电系统，一度被认为缺乏适应现代战场的能力。为此美军方对其进行了改进。诺斯罗普·格鲁门公司电子系统分公司于 2002年9月，成功将LITENING ER“增程瞄准和导航系统”吊舱与A-10攻击机进行了综合，并进行了试飞。LITENING ER是一种多传感器激光目标照射和导航系统，能够使驾驶员探测和识别地面目标，高精度的投射常规和精确制导武器。LITENING ER包括640×512阵列前视红外摄像机、电荷耦合器件电视摄像机、激光光斑跟踪器/测距器、红外标识器和激光照射器。与A-10的综合不要求改变飞机现有的软件，而用一根专门设计的数据电缆把吊舱与飞机火控系统连接，只要少量的修改LITENING ER的软件就能够与A-10完美结合。装备LITENING吊舱的A-10立即部署到奈利斯空军基地，并配备了激光制导武器，交由联合实验部队进行实验。2003年7月，参与了伊拉克战争的部分A-10飞行员反映，A-10需要进行更多的改进升级，以降低“友军误射”的发生几率，其中改装LITENING 吊舱是一个很好的办法。据美国陆军经验教训中心（CALL）开列的单子，A-10可能卷入至少两起引起多达10名美国和英国地面部队士兵死亡的事故。报告说，在仍在进行调查的3月23日事故中，一架A-10向纳西里耶附近的海军护送队开火。9名水兵丧生，虽然尚不清楚这些伤亡有多少是友军误射引起的。4月 6日，也是在A-10攻击后，英国一名士兵死亡，3人受伤。实际上在伊拉克战争中，A-10确实小规模的试用了Litening吊舱，飞行员反映效果良好。飞行员还表示，A-10需要数字化座舱和加装数据链，这有助于提高战斗力和敌我识别能力。2004年3月，美国空军计划升级A-10攻击机的瞄准能力，进一步延长其寿命。升级计划称为精确交战（Precision Engagement）计划，它将包括两个新瞄准吊舱和一个外挂管理系统，将能够使飞机使用GPS或激光制导炸弹。精确交战计划包括装备AN/AA1- 28（V）LITENING AT和AN/AAQ-33“狙击手”XR瞄准吊舱以及MIL-STD-1760数据总线和数字悬挂物管理系统及其必要的布线。等到这项1.5~2.0亿美元的计划结束时，A-10攻击机群将能够投射由驾驶员指定的JDAM联合直接攻击弹药、WCMD风修正弹药布撒器和激光制导武器。以前，A-10装载激光制导炸弹，要有其它飞机用激光照射器提供目标照射。改进后A-10将能够自主运用“宝石路”等的激光制导武器。

由于积雨云内有急剧的气流扰动，云中的水珠和冰粒便会分裂而产生电荷。一般来说，积雨云的上部带有正电荷，中下部带负电荷。当正负电荷之间的电压到达某程度时，云与云之间或云与地面之间就会出现放电的现象，发出强烈闪光，这就是我们平时见到的闪电。放电时会产生大量热能，令周围的空气急剧膨胀，产生声音而造成隆隆雷声。

云端正负电子互撞引起闪电。闪电加热空气使其瞬间膨胀发出爆裂的声音