雷电是如何发生的?户外活动如何防范雷击风险?

时间:2024-05-21 10:23:39 来源:天气宝
自古以来,人们就意识到雷电的“破坏力”。古人曾认为“雷为天怒”,《论语》则要求人们遇到雷电时,要正襟危坐……这些无不体现着先人对雷电这一现象的敬畏。

东汉王充专门对雷电开展研究,认为雷电是“一声一气”,当阴阳相争时,剧烈地对抗、摩擦,形成雷电。

从现代科学理论来看,雷电是一种自然现象,发生在积雨云中,当云中的电荷分布不均,电场强度达到一定程度时,便会产生放电现象。

闪电可分为云闪(主要指发生在云内、云间或云与空气之间的闪电)和地闪(指打到地面上的闪电),总体上云闪与地闪的比例约为3:1。

雷电一般产生于对流发展旺盛的积雨云中  图源:《气象知识》

这样看来,王充的理解已隐隐约约触碰到了雷电的本质,显示出先人从被动接受自然现象到主动解释自然规律的不断尝试。

关于雷电现象,公众感官上将其分为看到的“闪”和听到的“雷”。“闪”是巨大电流通过放电通道时释放能量产生的耀眼闪光。

电流产生的加热效应导致周围空气迅速膨胀,形成冲击波,再经过空气传播,就成为我们听到的雷声。雷声的种类与人类距离闪电远近有关,当距离较近时,雷声就是爆裂声;

当距离较远,雷声就是隆隆声。雷声和闪电的形成是同步的,但是在大气中声速远远小于光速,这就会造成先看到闪光,后听到雷声的情况,

因此可以根据这个时间差来估算闪电的距离。由此看来,“闪电”“雷电”“打雷”实际是一回事,本文根据上下文的语境选用。

由于闪电距人类较远,因此其并非只有肉眼看到的体量。实际上,雷电通道短的有几百米,长的可伸展至几十公里到几百公里。

雷电通常呈现出树枝状的分叉结构,但有些雷电通道却呈现光滑几乎无分叉的特征,有些雷电可能会在短时间内多次放电,

这使得自然界中的雷电通道千姿百态,如蜘蛛般爬行舞动的蛛状闪电、“瘦成一道闪电”般的线状闪电、视觉上有一定宽度的带状闪电等,

在中高层大气中也存在红色精灵、蓝色喷流等放电现象。更特别的,动画片《黑猫警长》中极为恐怖的“凶手”球状闪电,是不少“90后”的童年噩梦。

据目击者描述,球状闪电能随气流起伏在近地空中自在飘飞或逆风而行,可通过开着的门窗进入室内,甚至可能碰到障碍物而引发爆炸。
 

雷暴  图片来源:世界气象组织

此前,世界气象组织(WMO)公布了迄今为止探测到的跨度最长的闪电——2018年10月31日发生于巴西南部的一道闪电,

横向跨度709公里,相当于从湖北武汉直接闪到了上海。WMO同时还公布了持续时间最久的闪电——2019年3月4日阿根廷北部的一道闪电持续了惊人的16.73秒。

雷电常伴随大风、暴雨一起出现。但实际上,光打雷不下雨的情况也不少见,俗称“旱天雷”。甚至晴朗无云的天空中也会突然电闪雷鸣,宋代诗人杨万里诗中“平地跳雪山,晴空下霹雳”,记录的就是这种情况。

晴天打雷是因为闪电放电过程是可以在空气中延伸的。有时,闪电的放电通道从积雨云中延伸出来,经过相对较长的距离,在上方没有下雨、甚至没多少云的位置击中地面,这也就是所谓的“晴天霹雳”了。

因此,“晴天霹雳”并不是说在万里无云的天气中凭空发生一次雷击,而是指附近雷暴过程中的雷电通道延伸出云外。

对比之前的闪电分类,有时我们可以看到空中有闪电划过,但并未落地,这属于云闪;如果闪电最终击中了高楼大厦、房屋、树木等地面上的物体,就属于地闪。

晴天霹雳和常见的雷电现象本质上是一样的,只是雷击位置不同而已。需要指出的是,在户外活动时,即使所处位置并未有狂风暴雨,但听到远处的雷声,也需要提高警惕,及早寻找合适的庇护场所,遵循防雷原则,确保安全。
 

5月5日凌晨,江西省共青城市上空电闪雷鸣,暴雨将至。摄影:胡皓

那雷电在哪些地方多发呢?以我国为例,雷电主要集中在每年4月至9月,其中6月至8月为高发期。

从空间来看,我国东部湿润地区每年每平方公里平均发生6.7次闪电,西部寒旱地区约为1.9次。

中国陆地区域闪电高发区主要分布在北回归线附近和以南的地区,包括广东和广西南部、海南岛中北部,最密集的地区每年每平方公里大约发生31.4次闪电,

中国气象局雷电野外科学试验基地就选址在广东从化,有更多的机会获取闪电数据。而极低值区主要分布在西部的沙漠、戈壁滩和盆地内,

包括塔里木盆地和塔克拉玛干沙漠、柴达木盆地、罗布泊和库姆塔格沙漠、准噶尔盆地的古尔班通古特沙漠等,每年每平方公里发生闪电次数低于0.2次。

闪电发生时,亮光可以照亮一片天空,伴随隆隆雷声,给人雷霆万钧之感。吕伟涛介绍,实际上,闪电输送的能量并没有想象中那么大,一次普通的地闪释放的能量大约为10亿焦耳。

但是,它持续的时间往往非常短,最强烈的回击过程通常仅持续数十微秒(1微秒=0.000001秒),也就是说,这些能量是在瞬间释放的,威力绝对不容小觑。

据估计,全世界每年雷电导致的人员伤亡可达数千人甚至上万人。人体遭受雷电伤害的方式可能是直接遭雷击伤害,也可能是因为接近雷电流泄放通路,以跨步电压等形式间接遭受伤害。

刘恒毅介绍,地闪回击电流强度可达数十到上百千安,这样的电流可以将人瞬间击穿,发生严重的伤害,甚至危及生命。

同样的,雷电击中建筑物、油库、输电线路、牧场、森林树木等人类经济、工作、生活场所,也会对各种财产造成直接损害。

而雷电以浪涌电压、电磁脉冲干扰等形式还会间接导致电力系统、通信系统、雷达设备,以及其他电子信息系统的故障或损坏。

刘恒毅提醒,雷雨天气一定要提高警惕,万不可掉以轻心,公众应密切关注气象部门发布的预报预警信息。
 
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