书城科普小学生最想知道的100个为什么:科学的秘密
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第73章 云是怎样得到电,从而产生闪电的?

不过有的时候,一个物体中的电荷有可能会变得失衡。在一个寒冷的冬日,你坐在温暖舒适的家中,也许就会碰到这种情况,尤其是在屋子里相当干燥的时候。你用脚摩擦着地毯,不知不觉中,毯子和你鞋上的一些电子开始离(这是因为电子在跳跃时,能释放出闪亮的光子。)要是当时还很安静的话,还能听到轻微的劈啪声。

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。然而一朵云也能积聚电荷。当云中的原子失衡的时候,我们就可以在天空中看到一开了它所在的原子。这时的你就成为一个带电体了。身上电子和质子的数量开始变得不平衡。碰一下金属的门把手,你会感觉到手和它之间,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,电力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。

场“烟火”了。

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,产生了迅速移动的气流。就像你在地毯上摩擦鞋子时解放了电子一样,这些相撞的颗粒也丧失了电子。于是它们开始变得带电,如果它们失去了电子,就会带正电;如果得到了电子,则带负电。

出于某种尚未查明的原因,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,由于重一些的电子的下落,开始带有正电荷。

带负电的云层底部会吸引陆地上带有正电的质子,排斥杂散的电子。不一会儿,云层下面的陆地上就逐渐形成了一个正电荷。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。电子以“Z”字形从天而降,与大地上的质子相撞。和碰到门把手时那轻微的劈啪声不同,这次我们听到的是一阵轰隆的雷声。

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150英尺,接着又朝左跳跃150英尺。(这就是为什么我们在天空中看到的闪电是呈“Z”字形的。)

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60英尺的时候,一道火光会突然从地面一跃而起,与它融为一体。当这两道火光相接时,电流快速返回云中。随着它的移动,电流将上升到超过10,000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。这条路线上的温度此时高达50,000华氏度。这些电击(在一分钟之内至少要往返四个来回)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20,000兆瓦,或者说可以提供整个美国所有家庭和工厂所需的电力——当然只是零点几秒钟而已。

球状闪电是电流形成的一个燃烧的球体。如果它真的存在的话(有些科学家对此仍然抱有疑问)将是非常罕见的。不过,有许多关于球状闪电的奇闻轶事。

比如,在1936年,英国的一家报纸曾有过这样的记载:一个火球切断了房子外面的电话线,滚进敞开的窗户,然后跌入了窗子旁边的水桶里面。目击者称,在这个明亮的火球陷入水中的一刹那,水沸腾了。

球状闪电非常罕见,它会出现在普通的闪电从云中落下之后。这些燃烧的火球尺寸不一,可以从一颗哈密瓜到一个球形救生器的大小。而它们的颜色也是各种各样的,有红色、桔色、黄色或是明亮的白色。当火球出现在我们面前时候,还可能会发出吓人的嘶嘶或者嗡嗡声。

根据目击者的报告,球状闪电有两种不同的类型。其中一种大多呈红色,好像是从云中飘下来的。然后,当火球触及到地面上的某种东西时,比如一棵树,它就会爆炸。

另外一种是在地面上滚动的,呈明亮的白色。这种火球会吸引好的导电体,并将它固定在地上,有可能是一条电线,甚至是一个人。