雷电也太可怕了吧！好一招大气的必杀技
北京雨季已经接近尾声，相信大家都对暴雨中的雷电印象深刻，毕竟太吓人了！
一位经历过雷电击中的幸存者多雨时节雷击事件频发，当然和大家总调侃的“又是男人在发誓”无关，所以，雷电是怎么产生的呢？
什么是雷电
雷电是一种瞬时大气放电现象，经常出现在对流活动旺盛的积雨云中。闪电和雷鸣往往相伴出现。
雷电的类型有很多，按照是否击中地面来区分，雷电可以大致分为两种——仅发生在云间或云内的闪电统称为云闪；积雨云与地面之间的放电则称为地闪，标志是击中地面或地上物体。容易对人类造成危害的，显然是地闪了。你知道吗？自然界绝大多数的闪电形式是云闪，但由于云层的遮蔽作用，人眼较难察觉。
雷电的成因
有放电就必然有电荷的身影。水滴和冰晶等物质在云层内的摩擦和移动，导致了它们各自携带不同电荷并形成电位差，电位差累积到一定强度，就会伺机放电。
积雨云内的电荷移动，图|Wikipedia
我们肉眼所见的一次闪电，虽然仅历时不到一秒，却包含了多次的毫秒级脉冲放电，总体上可分为先导放电、主放电和余辉放电等步骤，脉冲过程会迅速消耗云中累积的电荷，直至电荷储备消耗殆尽，便完成了一次闪电过程。
一次闪电由多次脉冲式放电组成，图|CN防雷当脉冲放电出现时，可见一道白炽耀眼的气柱亘于天地，仿佛利刃劈开天空，随后轰隆隆的雷鸣声滚滚而来，闻者无不心（pi）惊（gun）胆（niao）战（liu)。这道气柱是高度加热、电离的空气，也是放电通道，它的长度一般为数百米到十几千米。此处的空气体积急剧膨胀，从而产生冲击波，在人耳听来便是强烈的雷鸣。
雷电的形状
雷电的形状往往蜿蜒曲折，这种独特的形状是如何形成的呢？其实，闪电的形状就是云层放电电流的路径，电流会沿着周边空气中电势降低最快的方向传播，而此时空气的密度、湿度等影响电势的因素是复杂多变的，所以会产生一道蜿蜒曲折的路径。
你知道吗？首次脉冲放电犹如“开路”，形成了等离子通道，后续的每次脉冲都会沿着这个最佳通道继续放电。
夜色中的闪电，图|新浪博客
雷电的高发因素
一般而言，雷电的出现频率与地理环境存在着这样的关系：湿润地区＞干燥地区水汽充足才会有厚实的云系 低纬度地区＞高纬度地区地表热量大多来自太阳，低纬度地区受热多，空气对流活跃山地地区＞平原地区地面与云层的相对高度较低，容易触发地闪 土壤导电性好的地区（如富含金属矿藏）＞土壤导电性差的地区地面与云层容易形成电位差，诱发雷电我们来看看最极端的情况——委内瑞拉某个地方拥有地球上最频繁的闪电，它位于卡塔通博河注入马拉开波湖的交汇处，这里强对流天气频发，往往伴随着电闪雷鸣，电流强度可达数十万安培，全年累计数百万次雷击。
形成原因是从安第斯山脉飘过来的积雨云在此聚集，而且交汇处的湖水较浅，除了富含腐殖质的沼泽区，周围还有富烷油气矿藏，地表释放的大量沼气上升到积雨云层后，在地形与气候等多重因素的共同作用下，产生了源源不断的放电现象。
夜空下的马拉开波湖，像这样的闪电每小时可以发生近2000次，图|见水印
人类与雷电
有趣的是，古今中外都有关于雷神的传说，而且一律赋予了雷神积极正面的英雄形象。中国神话中，雷公电母的形象深入人心。自汉代以来，雷公图像往往手执凿锤，呈击鼓状，“雷，天之鼓也”（《初学记》[唐] 徐坚）。
1965年出土的汉代《雷公虎车图》拓本局部，车后座者为雷公，图|河南博物院北欧神话里的雷神托尔也是手拿巨锤，被塑造为一名惩恶扬善的大力士，颇具英雄气概，多次出现在影视作品中。漫威宇宙中的雷神托尔形象， 图|漫威电影《雷神托尔》海报虽然寄托了人们关于正义的美好幻想，但实际上雷电对我们的危害不容小觑——它属于破坏性较大的自然灾害之一，不仅有可能造成森林火灾，更是现代工业社会中各种电子设备的大敌。
在江西萍乡，高压线被地闪击中导致熔融，造成停电事故，图|中国电力另一方面，雷电也不无益处：在强大的电流下，空气中的氮和氧会电离再化合，形成天然氮肥；雷电还可以促使负氧离子的形成，而负氧离子可以净化空气；强大的电位差使植物光合作用和呼吸作用增强……值得一提的是，由于巨大能量对化学键的影响，闪电对氮氧化物乃至氨基酸等复杂大分子的形成具有积极作用，很多研究人员推测，闪电促进了原始生命的出现。
可以利用雷电吗
全球每年平均发生十四亿次雷电，其中包含的能量想必不少，于是就有人会想：若人类能将这些自然之力收集利用，岂不美哉？事实上，虽然雷击的瞬时功率极大，但总能量并不多，如果试图利用雷电，将面临投入产出比偏低、硬件设备要求高、时间地点随机性强等问题，这让雷电很难直接产生经济价值。目前的气象科学水平可以预报雷暴的产生，但预报的时间范围和空间范围都较广，针对单次雷电的预报难以实现。另外，不少气象部门针对雷电推出了短时回溯服务。
深圳气象局提供的闪电定位，可以追溯过去一小时内的闪电所在位置虽然利用雷电的美好愿望破灭了，但这不影响雷电具有较大的科研价值。近年来我国多次开展人工引雷实验，这是研究雷电放电过程、雷击效应以及测试防护技术的重要手段。比如说，利用尾部拖曳金属导线的火箭发射入云，就能快速建立人工放电通道，从而引发雷击。，时长00:382021年7月中国科学院大气物理研究所在山东某实验基地进行的一次人工引雷实况
雷电是地球独有的吗
雷电现象这么引人注目，那它是地球独有的吗？答案是否定的。太阳系里规模最大的闪电发生在木星（Jupiter）。作为一颗体积达到地球1320倍的气态巨行星，木星可以释放极高的闪电能量，持续时间也可长达数分钟。你知道吗？木星雷电的形成机制和与地球存在一定差异，但为何雷电高发于木星北极等问题，目前还没有定论。
朱诺号探测器拍摄的木星闪电，集中在极地和高纬度地区，图| NASA 土卫六（Titan）是土星最大的卫星，也是太阳系中除了地球以外唯一一颗表面存在液态海洋的星球，惠更斯号探测器于2005年发现，它的大气中雷暴频发，这为土卫六存在有机分子提供了可能性。富含硫酸液滴的金星（Venus）大气层，闷热且稠密，也有频繁的放电现象。
在雷电这种大自然的洪荒之力面前，我们当然要心存敬畏，做好各类防护措施，将危害的可能性降到最低。同时也应该认识到世界的参差，福祸也有可能相倚。
毕竟，在雷暴促成的高温高压等局部极端条件下，木星、土星等大型气态行星的富烷大气有可能产生纯碳单质结晶，这种东西俗称钻石。
参考文献
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[5] 魏强, 胡永云. 木星大气探测综述. 大气科学, 2018
