雷電之謎

仲夏時節，每當天空烏雲翻滾、狂風呼嘯之際，一場大雨即在眼前。這時，就會有一道道閃光劃破雲幕，宛如條條金蛇飛躥，緊接著就會傳來一聲聲震耳欲聾的霹靂，這就是自然界中威力無比的雷電。

雷電是空中雲層發生的大氣放電現象。據統計，地球上平均每秒鍾就有上百次電閃雷鳴發生，可見，這是一種發生頻率很高的自然現象。由於雲層放電時，將產生劇烈高溫、強電流及電磁輻射和衝擊波，因而常常造成飛行事故，弓l發地麵火災，破壞通訊設施和輸電係統，給人們生活和社會活動帶來許多災害。

在遙遠的古代，由於人們對自然界缺乏認識，看到雷電引起的森林火災和雷擊事件，往往十分恐懼，以為這是上天的力量，因而編撰了許多神話傳說。在中國古代民間，把雷電視為天神，流傳著“雷公” “電母”懲罰惡人的故事。在古希臘神話中，雷電被譽為萬神之王宙斯手中震懾群神和人類的武器。隻是到了近代，人們才從科學的角度對雷電現象有所認識。1752年7月，美國科學家富蘭克林做了一次震驚世界的試驗，利用風箏捕捉雷電，成功地把雷電從天空中引導下來，從而揭開了雷電現象電本質的秘密。

現在人們已經弄清楚了，雷電形成於一種叫積雨雲的雲層中，這種雲是炎熱季節裏暖空氣和冷空氣發生強烈對流的產物，具有雲體高大、雲冠高聳之特點。當積雨雲雲層界麵所積累的電荷形成的電位差達到1萬伏特時，大氣就會發生電離而被擊穿，產生放電現象。

由於在十萬分之幾秒的極短時間裏，l萬至10萬安培的峰值電流在直徑僅幾厘米的閃電通道內通過，所以閃電通道會迅速增溫至幾萬度，並產生爆炸式膨脹。閃電通道在以30—50個大氣壓向外膨脹的過程中，形成了衝擊波，以5千米／秒的高速度向四周擴散，然後逐漸衰減為聲波，這就是我們所聽到的隆隆雷聲。此時，熾熱的高溫使閃電通道內的空氣完全電離，發出耀眼的光亮，這就是我們看到的閃電。因為光速快於聲速，所以發生雷電時，總是先看到閃電，後聽到雷聲。

但是，時至今日仍使科學家們迷惑不解的是，為什麽翻騰不息呈電中性的雲朵，會突然間變成高壓放電器?是什麽力量使雲層極化出如此大量的異性電荷呢?

關於雷電的成因，學術界流行著幾種假說。一種假說認為，雷電形成於“溫差起電效應”。一般說來，積雨雲內的氣溫可從10℃降到-30℃~40℃，因而雲體內存在著水汽、水滴、冰晶，以及過冷水滴和雪花、冰晶的混合物——霰。當積雨中的冰晶和霰粒發生碰撞摩擦時，會使霰粒表麵局部溫度上升，與冰晶形成溫度差。在溫差起電效應的作用下，冰晶和霰粒分別帶上了正電荷和負電荷。隨著雲中的空氣對流，逐漸形成正負電荷的明顯分區，於是產生了電位差。當電位差達到一定程度時，就會發生大氣放電現象。

這一假說雖然解釋了積雨雲中正負電荷的產生機製，但是並沒有闡明電荷的極化過程，難道說僅僅依靠空氣的對流就能使正負電荷發生分離嗎?理由顯然是不充足的。

還有一種假說認為，降雨也許是驅使正負電荷分開的原因。其觀點是，以大雨滴或冰珠形式傾瀉而下的雨水攜帶著負電荷，這樣，像小塵粒和冰晶帶有正電荷的微粒就會在雲層上端積聚起來，結果產生了足以引起閃電的電場。

為了驗證這一假說，美國一些科學家利用雷達來測試閃電之後降雨速度的變化情況。按道理說，假如雨滴是逆電場力而降落，速度必然受阻，閃電之後，電場強度減弱，降雨速度就應自然加快。然而，試驗的結果是，閃電前後降雨的速度並沒有什麽變化。這就意味著，降雨不是驅使正負電荷分開的原因。

那麽，雷電到底是怎樣形成的呢?對此，科學家們依然是眾說紛紜，莫衷一是。