閃電的結構 閃電的組成結構

導語：其實，閃電是比較普遍的一種現象，在地球上每秒大約有100次閃電發生。那麼，今天小編想跟朋友們來好好介紹一下，閃電的結構是什麼？閃電的組成結構是什麼？小編在這裏爲大家整理出來了一些需要的資訊，希望大家從中學習借鑑有用的知識。

閃電的結構

閃電

閃電的結構由多次放電脈衝組成，這些脈衝之間的間歇時間都很短，只有百分之幾秒。脈衝一個接着一個，後面的脈衝就沿着第一個脈衝的通道行進。現在已經研究清楚，每一個放電脈衝都由一個“先導”和一個“回擊”構成。第一個放電脈衝在爆發之前，有一個準備階段——“階梯先導”放電過程：在強電場的推動下，雲中的自由電荷很快地向地面移動。

在運動過程中，電子與空氣分子發生碰撞，致使空氣輕度電離併發出微光。第一次放電脈衝的先導是逐級向下傳播的，像一條發光的舌頭。開頭，這光舌只有十幾米長，經過千分之幾秒甚至更短的時間，光舌便消失；然後就在這同一條通道上，又出現一條較長的光舌（約30米長），轉瞬之間它又消失；接着再出現更長的光舌……光舌採取“蠶食”方式步步向地面逼近。經過多次放電—消失的過程之後，光舌終於到達地面。因爲這第一個放電脈衝的先導是一個階梯一個階梯地從雲中向地面傳播的，所以叫作“階梯先導”。在光舌行進的通道上，空氣已被強烈地電離，它的導電能力大爲增加。空氣連續電離的過程只發生在一條很狹窄的通道中，所以電流強度很大。

　發生閃電

逃逸崩潰

“逃逸崩潰”理論認爲，閃電的形成是受到了外太空某種物質的影響。事實上，每秒鐘有數十億個高能粒子從外太空飛來，並撞擊到地球大氣層中。大多數情況下，這些高能粒子不被人注意。但是，如果它們在雷暴區中與電子相撞，就會誘發閃電的形成。高能粒子會使得空氣分子電離，引起自由電子雪崩式的增加，導致局部電荷密度急劇增大以及電場強度急劇增大。這一現場，科學家稱之爲“逃逸崩潰”，它在開始時需要的電場強度相對很弱(小於300萬伏每米)。

但是目前還沒有直接證據證明“逃逸崩潰”理論，而且尋找直接證據非常困難。首先，閃電非常地域化，即使在閃電之都(美國佛羅里達州)，平均每年每平方千米也只發生10次閃電。其次，閃電發生的時間與地點幾乎不可預測，閃電發生的速度又非常快，因此很難確切測量。就空間而言，我們對閃電的探測範圍可能只有幾百米;就時間而言，我們可能僅有一毫秒的時間去測量它。

除了上述因素，測量雷暴電場也面臨挑戰——探測設備對電場有干擾。科學家把高空氣球或飛機等探測設備送入雲層時，就不可避免地從根本上改變了雲層自身的環境。例如，探測氣球被雷暴擊中時，氣球附近的電場強度會大大降低。事實上，這一問題已經困擾科學家幾十年。

由於閃電產生時，會產生大量的無線電噪聲，於是在20世紀90年代中期，美國物理學家威廉·裏森和同事意識到，可以使用全球定位系統(GPS)測量這種噪聲，從而精確測量閃電的時間和地點。他們在美國新墨西哥州中部山區建立了16個觀測站，構成了閃電測繪陣列，從而構建了雷暴雲內閃電的三維圖像。2016年，他們利用干涉儀來檢測無線電波，同時配備了高速攝像頭來捕捉閃電，從而提供了目前最精確的閃電測量數據。

閃電圖

快速正電荷擊穿

當利用把實驗數據和“逃逸崩潰”理論進行對比後，團隊發現，結果並非完全如預期。他們發現，似乎並不需要外界那些高能粒子的幫忙，藏在雲層深處的微小的放電就可以引發閃電。另外，觸發閃電的順序也不像預期的那樣從雲層的負電荷區域開始，而是恰恰相反。

他們認爲，問題可能來自雲層中的小冰晶。這些小冰晶可能一邊帶負電，另一邊帶正電。如果正電荷足夠強，就可將附近空氣中的電子拉過來(也就是空氣電離)，並在小冰晶外製造出另一個正電荷區域，研究人員把這個奇怪的觀察結果稱爲“快速正電荷擊穿”。被離子化的空氣的正電荷區域，再對更遠端的空氣或冰晶產生作用，形成新的正電荷區域。

也就是說，空氣電離從小冰晶的正電荷表面開始，然後呈帶狀向前發展;帶正電的電離區域同時會吸引周圍空氣中的電子“飛”過來，從而形成電流。因此，一旦小冰晶積累了足夠的電荷，就有可能引發閃電。儘管大自然中的這些電流曾經被科學家探測過，但是它們並未成爲“閃電誘發者”。裏森團隊認爲，爲了更好地理解閃電的微觀物理圖像，他們需要無線電波探測器等更精確的測量工具。

儘管這些問題尚待查清，但這並不意味着“逃逸崩潰”理論是錯誤的。在雲層中測得的場強大小與“逃逸崩潰”理論所需非常吻合，以至於許多人懷疑這僅僅是個巧合。科學家認爲，這些逃逸電子就像調節器：當電場變強時，逃逸電子會引起微小的放電，把電場強度重新拉低。