阜新市气象图解(闪电为什么呈支状分布)

夏天是个雷电频发的季节,

对于闪电我们并不陌生,

但是大家有注意到闪电的形状了吗?

阜新市气象图解(闪电为什么呈支状分布)(1)

⚡️如上图所示闪电总是弯折的大家可能会表示疑惑光不是沿直线传播的吗?为什么闪电却是弯的?难道物理定律又失效了?

阜新市气象图解(闪电为什么呈支状分布)(2)

为什么闪电⚡️不是一条直线?

雷电形成的过程中,大体上要经历两个阶段。第一个阶段是先导的自由发展,(先导的具体含义在下面会说),先导的发展会建立起大地和雷云之间的导电通路。这个过程也会发光,但是比较暗,不容易被肉眼观察到(拍摄可能需要增强)。而第二个阶段,也就是我们日常生活中所看得到的划破天空的闪电,实际上来自于天地之间两种电荷在已经建立的的导电通道上发生的电荷中和过程释放出来的大量光子。所以我们所看到的雷电并不是“一束光”,而是在天地之间由先导探索/发展形成的导电通路上的放电现象。

从下面几幅图可以看得比较清楚:

阜新市气象图解(闪电为什么呈支状分布)(3)

向下自由分叉发展的先导

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导电通路形成,开始放电

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亮度极高的通路放电

雷电末梢(先导)前进的现象学分析:虽然我们日常生活中感觉雷电几乎是一瞬间劈下来的,但是慢放下我们可以清楚的看到,雷电的在打下来的过程中的末梢前进速度是远远慢于光速的。这是因为雷电推进的先导实际上是一团因为光子电子轰击或者高温电离所激发出的等离子体,等离子态的前进速度才是雷电的推进速度。

雷电末梢前进的物理机制:因为光子和电子可能会发生散射让先导的推进方向偏离原来的先导前进方向,高温电离出的等离子体在放热后激发周围新的等离子体的过程中,具体激发哪个方向的气体会受到环境扰动的影响。无论激发形式,一旦新的方向上的空气被激发成等离子体,因为空气转变到等离子体所引起的电阻率的极速下降,这个方向会一定程度上“短路”来抑制别的方向上的空气-等离子体激发。

这就是雷电先导前进方向的物理图像:有一定概率沿着原来前进的方向,也有一定概率改变前进的方向。一旦主方向选定(被随机扰动选定),其他的方向上所能分得的热能电能光能就会大幅减少。由此形成有一条主放电通路,通路上的各个位置都有分叉开的末梢的先导图像。而最终的主放电过程,主要集中在这一条主放电通路上。

阜新市气象图解(闪电为什么呈支状分布)(6)

来源:阜新气象

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