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雷電是怎樣形成的呢

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雷電是怎樣形成的呢

  雷電是伴有閃電和雷鳴的一種雄偉壯觀而又有點令人生畏的放電現(xiàn)象,是什么原因?qū)е吕纂姷男纬赡?下面就讓學習啦小編來給你科普一下雷電是怎樣形成的。

  雷電的形成

  大氣中的水蒸氣是雷云形成的內(nèi)因;雷云的形成也與自然界的地形以及氣象條件有關(guān)。根據(jù)不同的地形及氣象條件,雷電一般可分為熱雷電、鋒雷電(熱鋒雷電與冷鋒雷電)、地形雷電3大類。

  1、熱雷電是夏天經(jīng)常在午后發(fā)生的一種雷電,經(jīng)常伴有暴雨或冰雹。熱雷電形成很快、持續(xù)時間不長,1~2小時;雷區(qū)長度不超過200~300km,寬度不超過幾十千米。熱雷電形成必須具備以下條件。

  (1)空氣非常潮濕,空氣中的水蒸氣已近飽和,這是形成熱雷電的必要因素。

  (2)晴朗的夏天、烈日當頭,地面受到持久暴曬,靠近地面的潮濕空氣的溫度迅速提高,人們感到悶熱,這是形成熱雷電的必要條件。

  (3)無風或小風,造成空氣濕度和溫度不均勻。無風或小風的原因可能是這里氣流變化不大,也可能是地形的緣故(如山中盆地)。

  上述條件逐漸形成云層,同時云層因極化而形成雷云。出現(xiàn)上述條件的地點多在內(nèi)陸地帶,尤其是山谷、盆地。

  2、強大的冷氣流或暖氣流同時侵入某處,冷暖空氣接觸的鋒面或附近可產(chǎn)生冷鋒雷電。

  (1)冷鋒雷(或叫寒潮雷)的形成是強大的冷氣流由北向南入侵時,因冷空氣較重,所以冷氣流就像一個楔子插到原來較暖而潮濕的空氣下面,迫使暖空上升,熱而潮的空氣上升到一定高度,水蒸氣達到飽和,逐漸形成雷云。冷鋒雷是雷電中最強烈的一種,通常都伴隨著暴雨,危害很大。這種雷雨一般沿鋒面幾百千米長、20~60km寬的帶形地區(qū)發(fā)展,鋒面移動速度每小時50~60km,最高可達每小時100km。

  (2)暖鋒雷(或叫熱潮雷)的形成是當暖氣流移動到冷空氣地區(qū),逐漸爬到冷空氣上面所引起的。它的發(fā)生一般比冷鋒雷緩和,很少發(fā)生強烈的雷雨。

  3、地形雷電一般出現(xiàn)在地形空曠地區(qū),它的規(guī)模較小,但比較頻繁。

  雷電活動的規(guī)律

  1、雷電活動的一般條件如下。

  (1)地質(zhì)條件:土壤電阻率的相對值較小時,就有利于電荷很快聚集。局部電阻率較小的地方容易受雷擊;電阻率突變處和地下有導電礦藏處容易受雷擊;實際上接地網(wǎng)電阻率,會增大雷擊概率。

  (2)地形條件:山谷走向與風向一致,風口或順風的河谷容易受雷擊;山岳靠近湖、海的山坡被雷擊的概率較大。

  (3)地物條件:有利于雷雨云與大地建立良好的放電通道??諘绲刂械墓铝⒔ㄖ铮ㄖ褐械母呗柦ㄖ锶菀资芾讚?大樹、接收天線、山區(qū)輸電線路容易受雷擊;符合尖端放電的特性,基站鐵塔建成后也會增大雷擊的概率。

  2、根據(jù)工程經(jīng)驗,下列地點可能是雷害發(fā)生概率較高的地點。

  (1)10m深處的土壤電阻率r10發(fā)生突變的地方。

  (2)在石山與水田、河流交界處,礦藏邊界處,進山森林的邊界處,某些地質(zhì)斷層地帶。

  (3)面對廣闊水域的山岳陽坡或迎風坡。

  (4)較高、孤立的山頂。

  (5)以往曾累次發(fā)生雷害的地點。

  (6)孤立桿塔及拉線,高聳建筑群及其他接地保護裝置附近。

  雷電的頻率與特性

  在任何給定時刻,世界上都有1800場雷雨正在發(fā)生,每秒大約有100次雷擊。在美國,雷電每年會造成大約150人死亡和250人受傷。全世界每年有4000多人慘遭雷擊。在雷電發(fā)生頻率呈現(xiàn)平均水平的平坦地形上,每座300英尺高的建筑物平均每年會被擊中一次。每座1200英尺的建筑物,比如廣播或者電視塔,每年會被擊中20次,每次雷擊通常會產(chǎn)生6億伏的高壓。

  每個從云層到地面的閃電實際上包含了在60毫秒間隔內(nèi)發(fā)生的3到5次獨立的雷擊,第一次雷擊的峰值電流大約為2萬安培,后續(xù)雷擊的峰值電流減半。最后一次雷擊之后,可能會有大約150安培的連續(xù)電流,持續(xù)時間達100毫秒。

  經(jīng)測量,這些雷擊的上升時間大約為200納秒或者更快。通過2萬安培和200納秒,不難計算得到dI/dt的值是每秒10^11安培。
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