一、積雨云的形成與電荷分離

雷電的產(chǎn)生與積雨云的發(fā)展密切相關(guān)。積雨云通常在對流旺盛的環(huán)境中形成，當太陽輻射加熱地表，熱空氣攜帶水汽上升，遇冷凝結(jié)為水滴或冰晶，形成翻滾的云團。云層內(nèi)部的氣流運動導致不同相態(tài)的水凝物（如過冷水滴、霰粒、冰晶）頻繁碰撞。在此過程中，以下機制促使電荷分離：

1. 溫差起電：過冷水滴與霰粒碰撞時，外部迅速凍結(jié)并釋放熱量，導致外層帶正電、內(nèi)層帶負電；當內(nèi)部完全凍結(jié)后，冰殼破裂，正電冰屑被上升氣流帶至云頂，負電核心下沉至云底。
2. 摩擦起電：冰晶與霰粒摩擦使冰晶帶正電并升至云上部，霰粒帶負電聚集于云中下部。
3. 離子吸附：大氣中的正負離子在云滴碰撞時被選擇性吸附，進一步加劇電荷極化。

最終，積雨云形成典型的電荷分布結(jié)構(gòu)：上層以正電荷為主，中下層以負電荷為主，云底還可能存在小范圍正電荷區(qū)。

二、放電過程：從先驅(qū)放電到雷擊

當云內(nèi)或云與地面間的電位差達到25-30千伏/厘米（空氣擊穿閾值）時，放電過程啟動：

1. 先驅(qū)放電（先導放電）：

   • 云底負電荷區(qū)向地面釋放“先驅(qū)注流”，以跳躍式路徑（每段約50米）向下延伸，電離空氣形成導電通道。
   • 地面感應出正電荷，并在尖端物體（如高樓、樹木）周圍形成強電場，促使“迎面先導”向上延伸與云中先驅(qū)注流會合。

2. 主放電：

   • 先驅(qū)通道貫通后，云地間電荷劇烈中和，產(chǎn)生數(shù)萬安培的瞬時電流，形成耀眼閃電。
   • 電流通過時，通道溫度瞬間達3萬℃（約為太陽表面溫度的5倍），空氣急劇膨脹引發(fā)沖擊波，產(chǎn)生雷聲。

三、雷電現(xiàn)象的多樣性

雷電形態(tài)與放電路徑密切相關(guān)：

• 云閃（占75%）：發(fā)生在云內(nèi)或云間的放電，不接觸地面，表現(xiàn)為云層內(nèi)部的亮光。
• 地閃（占25%）：擊中地面的放電，可能通過分叉通道形成線狀、帶狀或球狀閃電。
• 特殊現(xiàn)象：如蜘蛛狀閃電（水平延伸數(shù)百公里）、紅色精靈（高空放電）以及罕見的球狀閃電（可漂浮并爆炸）。

四、雷電的時空分布特征

• 時間規(guī)律：夏季午后因?qū)α魍⒍喟l(fā)雷暴，夜間云頂冷卻也可能觸發(fā)“夜雷暴”。
• 地理差異：我國南方年均雷暴日達40天以上（如海南超100天），北方及西北地區(qū)較少。
• 極端記錄：2018年巴西南部曾觀測到跨度709公里的閃電，2019年阿根廷閃電持續(xù)16.73秒。

五、科學認知的演進

從東漢王充提出“陰陽相爭生雷電”的樸素解釋，到現(xiàn)代通過衛(wèi)星、電場儀和高速攝影技術(shù)揭示電荷分離與放電細節(jié)，人類逐步掌握雷電規(guī)律。當前，氣象部門通過雷電定位系統(tǒng)監(jiān)測地閃，并利用避雷針、防雷器等設(shè)施引導電流泄放，降低災害風險。咨詢熱線：0731-89729721。