闪电的成因有哪些？

闪电是如何产生的？

电是发生在雷雨云中的电现象，只有雷雨云才能引发闪电。所以雷雨云的存在就成了闪电发生的先决条件。在大多数情况下，雷雨云伴随着降水，同时产生闪电。雷雨云在气象学上被称为积雨云。只有伸展得很高的成熟积雨云才有闪电现象。

在成熟的积雨云中，正电荷集中在云的上部，负电荷集中在云的中下部，但在云的底部，有一个带正电荷的小区域，在这个区域上升气流有一个局部极大值。云中电荷的产生和分布与雷暴云形成的客观过程和云中的微物理过程有关。

在雷雨云的不同部分，收集了两种不同极性的电荷。当收集到的电荷达到一定量时，在云的不同部分之间或云和地面之间形成一个强电场。这种电场的平均强度可达几千伏/厘米，局部地区可高达1000伏/厘米。这么强的电场足以突破云内外的大气层，于是在云和地面之间，或者云的不同部分之间，不同的云之间，激发出耀眼的闪光。这是闪电。

人们经常看到的闪电形状是线状闪电或树枝状闪电，有着耀眼的光芒。整个闪电就像一根树枝，树枝水平或向下悬挂，在地图上又像一条有很多支流的河流。线状闪电多为云层向地面放电，是对人类危害最大的闪电。

雷电是如何产生的，避雷针是如何防雷击的？

由于宇宙射线或其他电离现象，大气会产生正负离子。正负离子可以自由移动，使得空气导电。当大气中不同部分的电位不同时，负离子向正区移动，正离子向负区移动，从而中和正负电荷，达到电的平衡。

然而，在云中，情况就不同了。云是由许多微小的水滴组成的，离子吸附在水滴上，成为球状电荷。由于水滴质量大，动作笨拙；即使直径只有几微米的水滴也是气体离子的沉重负担。所以云中电荷移动缓慢，不容易达到电平衡。在大气电场的影响下，正负电荷分别在云的上下层积累。往往正电荷聚集在云的上层，负电荷聚集在云的下层。

当带电的云靠近地面时，就形成了一个巨大的电容器。云和地面各是电容器的一极，云和地面之间的大气是电介质。雷雨时两极电压相差很大，达到每米数万伏。

当电场强度超过空气的介电强度时，就会击穿空气，放电。放电时，带电粒子撞击空气分子并使其电离。在云和地面之间形成了由电子和离子组成的电通路。云中的电荷沿着这条路径进入地面，也就是我们看到的从云中冲进地面的闪电。因为瞬间电流可以达到几万甚至几十万安培，所以闪电周围空气的温度达到几万度。由于气体的加热，附近的气压突然上升到几十甚至几百个大气压。当巨大的气压向四周爆发时，会发出吓人的声音，就像爆炸一样。这是雷声。

闪电击中的地方，瞬间能量极大，会导致触及的树木、房屋燃起熊熊大火，就像打了一颗炸弹。

谁都爱走捷径，电也是。走阻力最小的路。避雷针是一种金属杆，竖立在建筑物的最高处，与地面相通。杆的上端是尖的，尖端容易放电，形成一个低阻力的通路。云中的电荷可以通过避雷针进入地下，建筑物可以免受雷击。

这种防雷方法是富兰克林发明的，所以叫富兰克林避雷针。这种避雷针的保护范围就像一把没有足够支撑的伞，其保护半径仅为避雷针安装高度的1-1.5倍。因此，当建筑物很大时，必须在其上安装许多避雷针。尤其是平屋顶的大型建筑，避雷针是成排排列的，就像针林一样。

如何提高避雷针的效率？早在1914年，匈牙利物理学家艾尔·齐拉特就已经发现了放射性物质可以电离空气的原理，可以增强防雷效率。近年来，随着同位素技术的日益普及，许多先进国家都研制出了放射性同位素避雷针。