闪电的形成是一个复杂的自然现象,主要涉及积雨云中的电荷积累和放电过程。以下是闪电形成的基本步骤:
电荷积累
积雨云中的冰晶、水滴等微粒在云层内翻滚运动,逐渐带上正电荷或负电荷。
云层顶部温度较低,容易积累负电荷;云层底部温度较高,容易积累正电荷。
云层内部和上下不同部位的电荷分布不同,形成电位差。
电场形成
当云层内部或不同云团之间积累的电荷量达到一定程度,形成强电场。
电场强度可以高达几千伏特/厘米,足以击穿空气。
放电过程
当电场强度足够大时,空气被击穿,产生先导放电,即从云层向地面或云间释放电荷。
先导放电到达地面后,可能引发由地面向云团的主放电,产生强烈的闪电和雷声。
闪电通道
闪电放电过程中,空气被加热并迅速膨胀,形成等离子体,产生闪光。
闪电通道从地面延伸到云层,或从云层延伸到地面,形成一条明亮的通道。
闪电放电过程中释放的能量巨大,平均电流约为3万安培,最大电流可达30万安培,电压可高达1亿至10亿伏特。闪电放电还伴随着空气的剧烈膨胀,产生冲击波,导致强烈的雷鸣。
闪电现象通常发生在对流发展旺盛的积雨云中,并可能伴有阵风、暴雨、冰雹或龙卷风。当带有电荷的云层接近地面或建筑物时,可能发生正负电荷对撞,形成强大的闪光和轰鸣声