闪电和雷声是雷电放电过程中产生的自然现象,其形成原因可归纳为以下四点:
电荷分离与电场形成
积雨云内部水滴、冰晶等粒子在强气流中剧烈碰撞摩擦,导致正电荷聚集在云顶,负电荷沉积在云底,形成强烈的电场。当电场强度超过空气绝缘极限(约300万伏/米)时,空气被击穿引发放电。
放电过程产生闪电与雷声
闪电 :负电荷通过电离通道向地面或另一云层释放,形成高温电弧,温度可达3万摄氏度,瞬间加热空气导致剧烈膨胀,产生可见光。
雷声 :放电时空气急剧膨胀产生的冲击波传播形成声波,因声速(约340米/秒)远低于光速(约30万公里/秒),故先见闪电后闻雷声。
雷声传播特性
雷声的声波在空气中传播速度约为340米/秒,而光速可达30万公里/秒。因此,尽管闪电和雷声同时发生,但雷声需经空气传播至地面,导致延迟。
放电类型与危害
闪电分为云内闪、云间闪和云地闪三种类型,其中云地闪对人类活动威胁最大。放电时电流可达3万-30万安培,电压高达1亿-10亿伏特,释放能量相当于小型核电站功率。
总结 :闪电是云层电荷分离引发的放电现象,雷声则是放电过程中空气剧烈膨胀产生的声波。两者同时发生但因传播速度差异导致先见光后听声。