閃電小常識

細說閃電

建立於 2010-10-07, 週四

 

二、雷雲



雷雲即一般所稱的積雨雲(cumulonimbus),在上一節提到它們是閃電最大的製造者,所以它的內部必帶有不同性質的電荷,而這些電荷是如何形 成的 呢? 當空氣上方有乾冷空氣,而下方有濕暖空氣時,由於下方的濕暖空氣密度較低,他們會迅速往上升,而上方密度大的乾冷空氣往下降。在這些水滴或小冰粒摩擦碰撞 的過程中,於是帶有電荷。這樣的型態時常發生於冷鋒與暖空氣之交界處, 或者當地面受到太陽強烈曝曬後,地面將熱量傳給附近低層的空氣。因此鋒面來臨會下雨(前者),而後者則是形成南台灣夏天午後雷陣雨的主因。雷雲的體積相當 龐大,直徑可寬達幾十公里,雲頂的高度可從離地面5公里至20公里,也就是雲頂可突 破對流層頂進入平流層(圖一)。


圖一、產生閃電之對流雲的大小。

典型的雷雲雲頂高度約8-12公里。由於溫度梯度與重力作用,雷雲中有強烈的擾動,包括風、水和冰,使得雲中的水滴或冰粒帶有電荷。典型的情況是雷雲 上半 部帶正電荷,下半部的帶電淨值為負。在雷雲的底部有少部分正電荷存在(圖二)。整朵雷雲像一個電偶極(dipole)。


圖二、雷雲的電荷分布。

由雷雲產生的閃電有四種型態:第一種是雲層內部的放電現象(Intracloud discharge),佔所有閃電的絕大部分;第二種是雲對地面的的閃電(Cloud-to-ground lightning),這是最廣為研究的類型,因為它們對人們的生命財產有極大的威脅性;第三種是雲與雲間的閃電;最後一型為雲對周圍空氣的放電現象 (air discharge),通常發生在雲頂。而本文對閃電的介紹也是針對與人類生活息息相關,而且也是被研究最多的類型的雲對地的閃電。

 

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