雷電究竟從哪里來？

聽到“轟隆隆”震耳欲聾的雷聲，你感到害怕嗎？雷電可是大自然最驚心動(dòng)魄的景象之一，特別是那些光華奪目、劃破長(zhǎng)空的閃電。

世界各地平均每小時(shí)要下1800～2000場(chǎng)雷雨，每秒鐘發(fā)出100次閃電。在24小時(shí)內(nèi)，有大約850萬次閃電襲擊地面。有聲有色的雷電并非虛張聲勢(shì)，它確實(shí)威力無窮。1975年，一次強(qiáng)大的閃電襲擊了津巴布韋烏姆塔利城附近的一座茅屋，一下子擊斃21人。在美國(guó)，平均每年被雷電直接擊斃的人數(shù)超過125人，還有3萬幢房屋和建筑物被摧毀。雷電常常是伴隨狂風(fēng)、暴雨、冰雹而來，還會(huì)劈壞樹木、造成火災(zāi)、干擾無線電通信等，對(duì)人類造成了極大的危害。

18世紀(jì)以前，流傳著許多關(guān)于雷電的神話。人們對(duì)雷電究竟從何而來還一無所知，連少數(shù)科學(xué)家都以為雷電是毒氣在空中爆炸。第一個(gè)揭穿雷電秘密的是美國(guó)著名學(xué)者本杰明·富蘭克林。富蘭克林在研究靜電學(xué)時(shí)發(fā)現(xiàn)，空中的閃電與實(shí)驗(yàn)室的摩擦生電有很多相似之處。為了證實(shí)這一點(diǎn)，1752年夏天，富蘭克林準(zhǔn)備了一只用木條和絲手帕做成的大風(fēng)箏，在風(fēng)箏頂端縛上一根細(xì)鐵絲，并把它與放風(fēng)箏的麻繩連在一起，繩末系了一段不導(dǎo)電的綢帶，以便抓握，而在麻繩與綢帶之間再系上一把鐵鑰匙。當(dāng)雷雨來臨時(shí)，富蘭克林帶著小兒子奔向野外，頂著狂風(fēng)暴雨把風(fēng)箏送上高空云層。一會(huì)兒，麻繩被淋濕，變成良導(dǎo)體，隨著電光閃閃，雷聲隆隆，風(fēng)箏和繩索全都帶了電，麻繩上原先披散的纖維都奇妙地直立起來。富蘭克林覺得手有點(diǎn)兒發(fā)麻，他興奮地把手指挨近那把鐵鑰匙，立刻就有電火花向手指飛來。這些現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)室中帶電物體的性質(zhì)完全相同，原來閃電不過是大氣中的強(qiáng)烈放電現(xiàn)象！

其他各國(guó)也有不少人做了類似實(shí)驗(yàn)，俄國(guó)著名科學(xué)家羅蒙諾索夫和朋友利赫曼教授，各自把裝在室外長(zhǎng)鐵桿的一端引進(jìn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，制成“測(cè)雷機(jī)”，多次觀察打雷時(shí)發(fā)出的電火花。在1753年7月26日的一次雷雨中，一個(gè)拳頭大小的球狀閃電落到利赫曼頭上，將其擊斃。這是人類在探索雷電之謎道路上付出的慘痛代價(jià)。

閃電和雷鳴總是一起出現(xiàn)，但是打雷不一定就會(huì)下雨。人們通常把能制造雷電和雷雨的烏云叫做雷雨云。

通過大量探測(cè)，科學(xué)家知道：在雷雨云積極發(fā)展時(shí)，云體會(huì)開始帶有大量電荷，而且總是在云體上部集中正電荷，云體下部集中負(fù)電荷。由于電的感應(yīng)作用，又使雷雨云籠罩下的地面帶有正電。這樣，在云的上下部之間、云與云之間、云與地面之間，就會(huì)形成強(qiáng)烈的電場(chǎng)。隨著電場(chǎng)兩邊電位差越來越大，正、負(fù)電荷間將發(fā)生擊穿空氣的放電現(xiàn)象，并激發(fā)空氣發(fā)光，這就是閃電。每次閃電的電流可高達(dá)幾萬甚至幾十萬安培，溫度高達(dá)兩三萬攝氏度，比太陽表面溫度高出五倍。在狹窄的閃電通道中，空氣被突然劇烈加熱，迅速膨脹，然后空氣體積又陡然縮小。空氣由此發(fā)生振動(dòng)，造成了轟隆隆的雷聲。

可為什么雷雨云會(huì)帶電呢？為什么雷雨云中的電荷總是呈上正下負(fù)的分布呢？自富蘭克林揭示了雷電的本質(zhì)之后，無數(shù)科學(xué)家為查明雷電之源絞盡腦汁，提出過許多種解釋。我們可以把這些解釋大致歸為三大類：第一類認(rèn)為，雷雨云吸附了空氣中的帶電離子而起電；第二類認(rèn)為，云粒子受到外界電場(chǎng)感應(yīng)，因?yàn)榧词乖谇缋蕰r(shí)，大氣也存在電場(chǎng)；第三類認(rèn)為，帶電云層是由于云粒子間的相變、摩擦、破碎等機(jī)械作用或云粒子的化學(xué)變化形成。

一位植物學(xué)家的意見也很有趣，他認(rèn)為雷雨云中的電荷是由地面上的綠色植物產(chǎn)生的。樹葉和青草會(huì)向大氣分泌大量帶有揮發(fā)性的有機(jī)物質(zhì)，如芳香油等。在一定條件下，這些物質(zhì)會(huì)分解出正離子，并在云表面形成電荷。為了證實(shí)這一假說，他計(jì)算出了植物產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)里所含的能量，其結(jié)果恰好等于地球上雷電釋放的能量。他的第二個(gè)理由是：雷電發(fā)生在生長(zhǎng)植物的地區(qū)。最強(qiáng)烈的雷電大多發(fā)生在熱帶森林上空，而在沙漠或兩極這些不毛之地，幾乎不出現(xiàn)雷電。在溫帶，隨著春天大地上一片新綠的來臨，雷雨季節(jié)也一起到來；葉落草枯的秋冬，雷電也就銷聲匿跡。

不過，大多數(shù)科學(xué)家還沒能接受這一觀點(diǎn)。他們更相信云層帶電是水蒸氣微粒在上升或下降過程中和空氣發(fā)生摩擦導(dǎo)致的。雷電是大自然最常見的自然現(xiàn)象，盡管科學(xué)家提出了多種大相徑庭的假說，但直到今天，還沒有一種假說能完美地說明雷電的起源。