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魄的景象之一，特別是那些光華奪目、劃破長空的閃電。

世界各地平均每小時要下1800～2000場雷雨，每秒鐘發出100次閃電。在24小時內，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，它確實威力無窮。1975年，一次強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，平均每年被雷電直接擊斃的人數超過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、暴雨、冰雹而來，還會劈壞樹木、造成火災、干擾無線電通信等，對人類造成了極大的危害。

18世紀以前，流傳著許多關于雷電的神話。人們對雷電究竟從何而來還一無所知，連少數科學家都以為雷電是毒氣在空中爆炸。第一個揭穿雷電秘密的是美國著名學者本杰明·富蘭克林。富蘭克林在研究靜電學時發現，空中的閃電與實驗室的摩擦生電有很多相似之處。為了證實這一點，1752年夏天，富蘭克林準備了一只用木條和絲手帕做成的大風箏，在風箏頂端縛上一根細鐵絲，并把它與放風箏的麻繩連在一起，繩末系了一段不導電的綢帶，以便抓握，而在麻繩與綢帶之間再系上一把鐵鑰匙。當雷雨來臨時，富蘭克林帶著小兒子奔向野外，頂著狂風暴雨把風箏送上高空云層。一會兒，麻繩被淋濕，變成良導體，隨著電光閃閃，雷聲隆隆，風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兒發麻，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。這些現象與實驗室中帶電物體的性質完全相同，原來閃電不過是大氣中的強烈放電現象！

其他各國也有不少人做了類似實驗，俄國著名科學家羅蒙諾索夫和朋友利赫曼教授，各自把裝在室外長鐵桿的一端引進實驗室內，制成“測雷機”，多次觀察打雷時發出的電火花。在1753年7月26日的一次雷雨中，一個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。

閃電和雷鳴總是一起出現，但是打雷不一定就會下雨。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，科學家知道：在雷雨云積極發展時，云體會開始帶有大量電荷，而且總是在云體上部集中正電荷，云體下部集中負電荷。由于電的感應作用，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，就會形成強烈的電場。隨著電場兩邊電位差越來越大，正、負電荷間將發生擊穿空氣的放電現象，并激發空氣發光，這就是閃電。每次閃電的電流可高達幾萬甚至幾十萬安培，溫度高達兩三萬攝氏度，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?？諝庥纱税l生振動，造成了轟隆隆的雷聲。

可為什么雷雨云會帶電呢？為什么雷雨云中的電荷總是呈上正下負的分布呢？自富蘭克林揭示了雷電的本質之后，無數科學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：第一類認為，雷雨云吸附了空氣中的帶電離子而起電；第二類認為，云粒子受到外界電場感應，因為即使在晴朗時，大氣也存在電場；第三類認為，帶電云層是由于云粒子間的相變、摩擦、破碎等機械作用或云粒子的化學變化形成。

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

不過，大多數科學家還沒能接受這一觀點。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生摩擦導致的。雷電是大自然最常見的自然現象，盡管科學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。