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                雷云形成

                時間:2019-02-25   訪問量:25

                產生雷電的條件是雷雨云中有積累并形成極性??茖W家們對雷雨云的帶電機制及電荷有規律分布,進行了大量的觀測和試驗,積累了許多資料,并提出各種各樣的解釋,有些論點至今還有爭論。下面就和貴州防雷公司的小編一起來看看吧!

                 

                1、對流云初始階段的“離子流”假說

                大氣中存在這大量的正離子和負離子,在云中的雨滴上,電荷分布是不均勻的,最外邊的分子帶負電,里層的帶正電,內層比外層的電勢差約高0.25V。為了平衡這個電勢差,水滴就必須優先吸收大氣中的負離子,這就使水滴逐漸帶上了負電荷。當對流發展開始時,較輕的正離子逐漸的被上升的氣流帶到云的上部;而帶負電的云滴因為比較重,就留在了下部,造成了正負電荷的分離。

                 

                2、冷云的電荷積累

                當對流發展到一定階段,云體伸入0℃層以上的高度后,云中就有了過冷水滴、霰粒和冰晶等。這種由不同相態的水汽凝結物組成且溫度低于0℃的云,叫冷云。冷云的電荷形成和積累過程有如下幾種:

                 

                ① 過冷水滴在霰粒上撞凍起電

                 

                在云層重有許多水滴在溫度低于0℃時也不會凍結,這種水滴叫過冷水滴。過冷水滴是不穩定的,只要它們被輕輕地震動一下,就馬上凍結稱冰粒。當過冷水滴與霰粒碰撞時,會立即凍結,這叫撞凍。當發生撞凍時,過冷水滴外部立即凍成冰殼,但它的內部仍暫時保持著液態,并且由于外部凍結放的潛熱傳到內部,其內部液態過冷水的溫度比外面的冰殼高。溫度的差異使得凍結的過冷水滴外部帶上正電,內部帶上負電。當內部也發生凍結時,云滴就膨脹分裂,外表皮破裂成許多帶正電的冰屑,隨氣流飛到云層上部,帶負電的凍滴核心部分則附在較重的霰粒上,使霰粒帶負電并留在云層的中下部。

                 

                ② 冰晶與霰粒的摩擦碰撞起電

                 

                霰粒是由凍結水滴組成的,成白色或乳白色,結構比較松脆。由于經常有冷水滴與它撞凍并釋放潛熱,它的溫度一般比冰晶高。在冰晶中含有一定量的自由離子(OH-和H+),離子數隨溫度升高而增多。由于霰粒與冰晶接觸部分存在著溫度差,高溫端的自由離子必然要多于低溫端,因而離子必然從高溫端向低溫端遷移。離子遷移時,帶正電的氫離子速度較快,而帶負電的較重的氫氧根離子則較慢。因此,在一定時間內就出現了冷端氫離子過剩的現象,造成了高溫端為負,低溫端為正的電極化。當冰晶與霰粒接觸后,又分離時,溫度較高的霰粒就帶上了負電,而溫度較低的冰晶就帶上了正電。在重力和上升氣流的作用下,較輕的帶正電的冰晶集中到云的上部,較重的帶負電的霰粒則停留在云層的下部,因而造成了冷云的上部帶正電而下部帶負電。


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                ③ 水滴因含有稀薄鹽分而起電

                 

                出了上述冷云的兩種起電機制外,還有人提出了由于大氣中水滴含有稀薄鹽分而產生起電機制。當云滴凍結時,冰的晶格中可以容納負的氯離子,卻排斥正的鈉離子。因此,水滴凍結的部分帶負電,而未凍結的部分帶正電(水滴凍結時是從里向外進行的)。由于水滴凍結而成的霰粒在下落的過程中,摔掉表面還未來得及凍結的水分,形成許多帶正電的小云滴,而凍結的核心部分則帶負電。由于重力和氣流的分選作用,電正點的小滴被帶到云的上部,而帶負電的霰粒則停留在云的中、下部。

                 

                3 暖云的電荷積累

                 

                在熱帶地區,有一些云整個云體都位于0℃以上區域。因而只含有水滴而沒有固態水粒子。這種云叫暖云或水云。暖云也會出現雷電現象。在中緯度地區的雷暴云,云體位于0℃等溫線一下的部分,就是云的暖區。在云的暖區里也有起電過程發生。

                 

                在雷雨云的發展過程中,上數機制在不同的發展階段分別起作用。但是,最主要的帶電機制還是由于水滴凍結造成的。大量觀測事實表明,只有當云頂呈現纖維狀,絲縷結構時,云彩發展成為雷雨云。飛機觀測發現,雷雨云中存在以冰、雪晶和霰粒為主的大量云粒子,而且大量電荷的積累即雷雨云迅猛帶電機制,必須依靠霰粒生長過程的碰撞、撞凍和摩擦等才能發生。


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