雷电的物理本质就是高电压。认识雷电的高电压本质和各种属性,我们才能正确做好防雷工作。
由于大气的剧烈运动,引起静电摩擦和其他电离作用,使云团内部产生了量的带正、负电荷的带电离子,又因空间电场力的作用,这些带电离子定向垂直移动,使云团上部积累正电荷,下部积累负电荷(情况也可以相反),云团内产生分层电荷,形成产生雷电的雷云。雷云对地放电的过程可以分为四个阶段:即云中放电、对地先导、定向闪击和回闪四个阶段。具体过程:雷云形成前,首先是云内放电和云间放电频繁,云中放电造成云中电荷的重新分布和电场畸变,当云中电荷密集处的电场强度达到25~30千瓦/厘米的,就会由云团向地开始先导放电。先导放电是步进的,发展的平均速度为105~106米/秒,各脉冲间隔约30~90微妙,每阶段推进约50米,跳跃着逐步向下延伸,当先驱放电距地50米左右,可诱发迎面先导,通常迎面先导来自地面上最突出的部分(尖端放电最易发生处),当对地先导和地面的迎面先导会合时,就形成了从云团到地面的强烈电离通道。步进放电转为定向闪击。定向闪击是沿最短路径进行的,紧接着回闪,这时出现极大的电流,开始雷电的主放电阶段,即雷击,在主放电中雷云与大地之间所聚集的大量电荷,通过先驱放电所开辟的狭小电离通道发生猛烈的电荷中和,放出能量,引发强烈的闪光和雷鸣。主放电的时间极短,约50~100微妙,主放电过程是逆着先导通道发展的,速度约为光速的1/20~1/2,主放电电流可达数十千安,是全部雷电流的主要部分。主放电到达云端时就结束。然后残余电荷经过主放电通道流过来,产生短暂的余光。由于云中电阻较大,余光阶段的电流只有数百安培。持续时间0.03~0.15秒之间。通常一次雷电过程包括3~4次放电。重复放电都是沿着第一次放电通路发生的。关于直击雷,它的放电电流平均达2.5万到4.5万安培间,大雷暴时最高达20万安培。
特别需要指出,不仅人(物)处于对天空直接暴露的突出位置容易遭受雷击,当人处于山头上的,或田间地头上的简易窝棚中也常遭受雷击。因为搭建这些简易窝棚的材料乃是一些树枝、柴草、塑料或纸板,它们几乎不会,或很少影响雷电先导与人体之间的雷电电场,即是说,在棚内的人的头部仍将是与直接暴露于天空时的处境相似,在雷电到来时仍有可能遭受直接袭击。如果棚内还有长形的金属物体或农具,这些金属物体也将成为雷电的接闪器。当雷直击于窝棚时,其中的人也就同时受害。
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