夏季里的闪电

　　在闷热的夏季里，经常会突然来一场伴随着电闪雷鸣的暴雨。特别是在雷暴天气的夜晚，看着那形状如倒悬于空中的纵横枝杈，又像是地图上一条支流众多的河流的闪电，你不禁要问：闪电是如何形成的？

　　电来自哪里？

　　你也许认为，电来自发电装置，而不会存在于云中的雨滴里。但其实无论在雨滴里，还是这页纸上，甚至在你的身体里面，都有它的身影。

　　从天上的白云、地上的大树，再到我们人类本身，万物都是由原子构成的。每个原子都有一个原子核，其中包含着带正电的质子和不带电的中子（氢原子核内只有质子）。在原子核的四周，围绕着一些带负电的电子。由于正负电荷的相互吸引，电子就像花朵旁边的小蜜蜂一样，围绕着原子核打转。

　　质子和电子之间的吸引力来自电磁场力。所以，在我们能看到的所有地方，电都无处不在，只不过是藏在原子的内部而已。在一般情况下，每个原子中的正电和负电都是相互持平的。所以，原子组成的物体通常是不会带有正或负电荷的。当我们碰触其他人的时候，也很少会发生触电的情形。

　　不过有的时候，一个物体中的电荷有可能会变得失衡。譬如，在干燥而寒冷的冬季，你穿着毛衣，毛衣外面穿着羽绒服。因为毛衣和羽绒服内衬的摩擦，不知不觉中，毛衣和你羽绒服上一些电子开始离开了它所在的原子，这时的你就成为一个带电体了。

　　如果你去碰一下金属的门把手，会感觉到手和门把手之间有一股微小的电流穿过，让你为之一颤。

　　之所以会发生上面的情况，是因为当电子穿过你和门把手时，使你带电的身体再度平衡了。如果处在一个黑暗的环境下，你就可以看到一丝火花了。

　　譬如我们在睡觉前脱掉毛衣时，毛衣摩擦了头发，因为电子在跳跃，释放出闪亮的光子。要是当时还很安静的话，还能听到轻微的噼啪声。

　　在我们的身体里面和周围，电都无处不在，当然也包括天上的云。在阳光明媚的晴天，它们安静地飘浮在天空中，看上去毫无恶意。然而在天上堆满了云，云之间开始相互运动和摩擦的时候，也能聚集很多电荷。当云中的原子失衡的时候，我们就可以在天空中看到一场“烟火”表演了。

　　闪电的产生

　　闪电产生的具体过程是这样的：在高耸的黑色积雨云中，由于颗粒之间的相互猛烈撞击和摩擦，产生了迅速移动的气流。就像你的毛衣和羽绒服内衬摩擦时解放了电子一样，这些相互撞击和摩擦的颗粒也丧失了电子，于是它们开始带电。如果它们失去了电子，就会带正电；如果它们得到了电子，则带负电。据科学家研究，比较重的颗粒倾向于带负电，而轻一些的颗粒则带正电。所以，在那些位置较低的云层中，由于重一些的颗粒的下落，开始带有负电荷。

　　带负电的云层底部会吸引陆地上带有正电的原子，不一会儿，云层下面的陆地上就逐渐形成了一个巨大的正电荷区域。接着，好比在你和门把手之间跳跃的电子一样，一个巨大的火花，也就是一道闪电，在云和大地之间出现了。负电荷电子以“Z”字形从天而降，与大地上的正电荷电子相撞。和门把手产生的那轻微的噼啪声不同，这次我们听到的是一阵轰隆隆的雷声。

　　如果把整个过程用慢镜头播放的话，我们看到的将是这样的情景：先是一道朦胧的燃烧的闪电出现在云的底部，它被称为“先导”。先导猝然落下，降临到地面上。它先是向右下方跳跃约45米，接着又朝左跳跃约45米。这就是为什么我们在天空中看到的闪电会呈“Z”字形了。

　　先导下落的整个过程其实只花了零点几秒。在这短短的时间里，它携带了一股200安培（一般家庭用的电流是15—20安培）的电流。当闪电距离地面不到18米的时候，一道火光会突然从地面上一跃而起，与它融为一体。当这两道火光相接时，电流快速地返回云中。随着它的移动，电流将上升到超过10000安培！

　　接着，另一个先导也沿着电流的回路从天而降。然后，另一道火光也再次返回云中。这条线路上的温度此时高达9000摄氏度。这些电击在一分钟之内至少要往返四个来回，这就是我们看到的闪电。一道闪电到底有多大的威力呢？它的电能可以达到1万度，可以让25万只40瓦的灯泡亮1个小时。

　　文/雨轩 责任编辑/杨朝旭

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