雷雨云的带电原因

雷雨云的带电原因

雷雨云中的电荷，主要是云中水滴、冰晶和霰粒（俗称雪子）在重力和强烈上升气流共同作用下，不断发生碰撞摩擦而产生的．当冰晶和霰粒相碰时，短暂的摩擦作用使霰粒表面局部温度比冰晶高，结果使霰粒表面带上负电，冰晶带上正电，这就是所谓的温差效应。当冰晶与霰粒分开时，结果正负电荷也离开了。当水滴在霰粒表面冻结时，水滴里外温度也不一致，水滴外层温度低先冻结呈正电性，里面温度高呈负电性。一旦内部水冻结时，体积迅速膨胀，外层冰壳破裂，冰屑带着正电荷飞散出去，而留下的冻水滴上仍带着负电荷．这样正负电荷也发生了分离，冰屑较轻，被上升气流带到云层顶部，所以雷雨云上面带正电荷。强烈上升的气流也会将云中大水滴冲破，形成许多带负电的小水珠和带正电的较大水珠。带正电的较大水珠下沉直至被上升气流支持在云层底部的局部区域．前面所述带负电的小水珠和霰粒等逐渐扩散到雷雨云下部广大区域。
雷电放电是由带电荷的雷云引起的。雷云带电原因的解释很多，但还没有获得比较满意的一致认识。一般认为雷云是在有利的大气和大地条件下，由强大的潮湿的热气流不断上升进入稀薄的大气层冷凝的结果。强烈的上升气流穿过云层，水滴被撞分裂带电。轻微的水沫带负电，被风吹得较高，形成大块得带负电的雷云；大滴水珠带正电，凝聚成雨下降，或悬浮在云中，形成一些局部带正电的区域。实测表明，在5～10km的高度主要是正电荷的云层，在1～5km的高度主要是负电荷的云层，但在云层的底部也有一块不大区域的正电荷聚集。雷云中的电荷分布很不均匀，往往形成多个电荷密集中心。每个电荷中心的电荷约为0.1库仑～10库仑，而一大块雷云同极性的总电荷则可达数百库仑。这样，在带有大量不同极性或不同数量电荷的雷云之间，或雷云和大地之间就形成了强大的电场。随着雷云的发展和运动，一旦空间电场强度超过大气游离放电的临界电场强度（大气中的电场强度约为30kV/cm，有水滴存在时约为10kV/cm）时，就会发生云间或对地的火花放电；放出几十乃至几百千安的电流；产生强烈的光和热（放电通道温度高达15000℃至20000℃），使空气急剧膨胀震动，发生霹雳轰鸣。这就是闪电伴随雷鸣叫做雷电的缘故。