在夏天，人們比較容易看到打雷，大家都知道，雷電是帶電云層與帶電云層之間的放電現(xiàn)象，或者是帶電云層與地面之間的放電現(xiàn)象，這是非常普遍的自然現(xiàn)象，帶電云層與地面之間的電壓可以高達(dá)106~108伏特，這么高的電壓往往造成建筑物、樹木、電器設(shè)備的損壞和人畜的傷亡，人們很想搞清楚，雷雨云的電是怎么來的，甚至連三歲是孩子也想知道：“為什么夏天下雨會打雷而冬天不會？”對于這個常見的自然現(xiàn)象，許多專家解釋不清楚，因此，搞清楚雷雨云的帶電機(jī)理，是非常重要的。

關(guān)于雷雨云的起電原理，國外有幾種解釋的理論：

第一種是在19世紀(jì)末，由J.埃爾斯特和H.蓋特爾在提出，他認(rèn)為是雨滴或冰雹等降水粒子在指向朝下的大氣電場（如晴天電場）作用下發(fā)生極化，造成上半部帶負(fù)電、下半部帶正電，所以由降水粒子下半部碰撞彈回的云滴或冰晶，將帶走它們下部一部分正電荷。由于降水粒子下降快，云滴和冰晶下降慢,造成重力分離,這時云的上部為云滴和冰晶（或只有一種），形成正電荷中心，云下部為降水粒子，形成負(fù)電荷中心。根據(jù)計算，發(fā)現(xiàn)冰晶由極化冰雹上的碰撞彈回過程或云滴由極化雨滴上的碰撞彈回過程，均可產(chǎn)生雷雨云中的起電，20世紀(jì)70年代以來，又為許多研究工作者在這個理論有所發(fā)展。

第二種是在20世紀(jì)20年代，由C.T.R.威耳遜就提出，他認(rèn)為：一個極化的雨滴在有離子或帶電云滴的云中降落時，如果雨滴在指向朝下的電場中降落的速度大于正離子在電場中的向下運動速度，則雨滴將會排斥正離子而俘獲負(fù)離子，這種選擇俘獲過程稱為“離子選擇俘獲的荷電過程”也稱為“威耳遜機(jī)制”。根據(jù)計算，當(dāng)云中電場強(qiáng)度增大到一定程度后，這種選擇俘獲過程就不能維持。一般這一過程只能在電場強(qiáng)度小于10千伏/米時發(fā)生。

第三種是在20世紀(jì)40年代，由E.J.沃克曼和S.E.雷諾提出，他發(fā)現(xiàn)當(dāng)一塊中性冰的兩端維持穩(wěn)定的溫差時，熱端將出現(xiàn)剩余負(fù)電荷，冷端將出現(xiàn)剩余正電荷,使兩端有一定的電位差,這就是“冰的熱電效應(yīng)”。故當(dāng)兩塊溫度不同的冰瞬間接觸時，溫度較高的一塊將得到負(fù)電荷，而溫度較低的一塊將得到正電荷。熱電效應(yīng)說明了冰在溫度分布不均勻情況下的電荷分離現(xiàn)象，它可以解釋下述兩種起電過程：一種是當(dāng)冰雹由過冷水滴和冰晶組成的冷云中降落時的起電過程。這時冰雹與大量過冷水滴碰撞，后者釋放的凍結(jié)潛熱使得冰雹比冰晶溫度更高些，因而冰晶與冰雹接觸彈回后，根據(jù)熱電效應(yīng),冰雹將帶負(fù)電而冰晶帶正電。經(jīng)過重力分離作用,云的上部為冰晶，下部為冰雹，所以云的正電中心在上部而負(fù)電中心在下部。另一種是結(jié)霜起電�？紤]冰雹與過冷云滴的碰撞，這時云滴在冰雹表面上凍結(jié)(結(jié)霜現(xiàn)象)，形成內(nèi)層暖外殼冷的溫度分布。根據(jù)熱電效應(yīng)，凍滴外層帶正電,內(nèi)層帶負(fù)電。由于內(nèi)層凍結(jié)時的體積膨脹,使最初已凍結(jié)的外殼脹破并拋射出一些小冰屑(或小水滴)，帶走正電荷，而留下的凍滴主體（冰雹）帶負(fù)電。經(jīng)重力分離，云的上部為小冰屑或小水滴，形成正電荷中心，下部為冰雹，形成負(fù)電荷中心。

第四種是在19世紀(jì)末，P.萊納德就發(fā)現(xiàn)當(dāng)大水滴被氣流吹裂時，碎裂后的大殘塊帶正電，小碎沫帶負(fù)電。由此認(rèn)為雨滴在云底附近被上升氣流吹碎，使得大殘塊在云底附近形成次正電荷中心，而小碎沫被上升氣流帶上去形成負(fù)電荷中心。

第五種是20世紀(jì)50年代，由B.馮內(nèi)古特提出，他認(rèn)為云的對流運動反抗電場力而起輸送和聚集荷電云滴和冰晶的作用。上升氣流攜帶云底正離子向云中運動，直至上部形成正電荷區(qū)。由于高空傳導(dǎo)電流使大量負(fù)離子來到云的上表面并附在云滴或冰晶上（見地空電流），然后由云周圍強(qiáng)烈的下沉氣流帶下來。到達(dá)云下的負(fù)電荷增強(qiáng)了地面電場，使地面感應(yīng)，產(chǎn)生尖端放電，從而產(chǎn)生更多的正離子，這種正反饋過程最終將造成雷雨云中常見的電荷分布，這個解釋也稱為對流起電。

雷雨云中產(chǎn)生電荷并形成一定空間分布的過程，是大氣電學(xué)的重要內(nèi)容之一。在二十世紀(jì)中，這個學(xué)者只是翻譯或者是參考國外的理論，沒有中國本土的原創(chuàng)性解釋，實際上，雷雨云帶電機(jī)理并不復(fù)雜，首先，雷雨云帶電與溫度有關(guān)系，夏天，由于氣溫高，空氣中的水蒸氣被太陽光的輻射而電離，使得云層中存在大量的正電荷和負(fù)電荷，這些正電荷和負(fù)電荷在風(fēng)力的作用下，在地磁場中沿東西方向運動時，就會受到地磁場的洛倫磁力的作用而偏離，如果風(fēng)向是從東向西，正電荷就會向下運動，負(fù)電荷就會向上運動，如果風(fēng)向是從西向東，正電荷的受力方向與上述相反，因此，風(fēng)力越大，這種正負(fù)電荷積聚的越多，云層之間的電壓也就越 高，當(dāng)帶正電的云團(tuán)和帶負(fù)電荷的云團(tuán)靠近時，就會擊穿空氣分子，造成電子流的定向移動，電流產(chǎn)生的熱使空氣迅速膨脹爆炸，此時出現(xiàn)的就是閃電并伴隨著雷聲。

如果帶電云層帶的是正電荷，在靠近地面時，會吸引大量地面上的電子靠近，首先在比較高的建筑物或者是樹木上積聚，因此，雷雨天在高大的建筑物或者是樹木下避雨，往往造成雷擊事件，如果帶電云層帶的是負(fù)電荷，在靠近地面時，會排斥地面上的電子遠(yuǎn)離，使比較高的建筑物或者是樹木上帶上了正電，因此，雷雨天在高大的建筑物或者是樹木下避雨，也避免不了雷擊，為了避免建筑物遭到雷電的破壞，安裝合理的避雷設(shè)施的非常必要的。

各地由于地理位置的不同，帶電云層的形成主要是東西走向的風(fēng)力，是由于帶電粒子在地磁場中作切割磁力線的運動，受到磁場力而彼此分離而形成的，是非常簡單的起電道理，冬天，由于太陽輻射比較弱，在空氣中不容易造成空氣分子的電離，因此，即使冬天風(fēng)力再大，也不會形成帶電云層，所以，冬天下雨（雪）不會打雷，個別地段例外，關(guān)鍵要看空氣中能夠被電離的程度，如果電離程度高一些，也可能出現(xiàn)雷打冬的現(xiàn)象。

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