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(shù)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(lái)的，甚至連三歲是孩子也想知道：“為什么夏天下雨會(huì)打雷而冬天不會(huì)？”對(duì)于這個(gè)常見(jiàn)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(guó)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(chǎng)（如晴天電場(chǎng)）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(shí)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(jì)算，發(fā)現(xiàn)冰晶由極化冰雹上的碰撞彈回過(guò)程或云滴由極化雨滴上的碰撞彈回過(guò)程，均可產(chǎn)生雷雨云中的起電，20世紀(jì)70年代以來(lái)，又為許多研究工作者在這個(gè)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(gè)極化的雨滴在有離子或帶電云滴的云中降落時(shí)，如果雨滴在指向朝下的電場(chǎng)中降落的速度大于正離子在電場(chǎng)中的向下運(yùn)動(dòng)速度，則雨滴將會(huì)排斥正離子而俘獲負(fù)離子，這種選擇俘獲過(guò)程稱為“離子選擇俘獲的荷電過(guò)程”也稱為“威耳遜機(jī)制”。根據(jù)計(jì)算，當(dāng)云中電場(chǎng)強(qiáng)度增大到一定程度后，這種選擇俘獲過(guò)程就不能維持。一般這一過(guò)程只能在電場(chǎng)強(qiáng)度小于10千伏/米時(shí)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(shí)，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(shí)，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(shuō)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(guò)程：一種是當(dāng)冰雹由過(guò)冷水滴和冰晶組成的冷云中降落時(shí)的起電過(guò)程。這時(shí)冰雹與大量過(guò)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(guò)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。考慮冰雹與過(guò)冷云滴的碰撞，這時(shí)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(shí)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(shí)，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(duì)流運(yùn)動(dòng)反抗電場(chǎng)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(yùn)動(dòng)，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(lái)到云的上表面并附在云滴或冰晶上（見(jiàn)地空電流），然后由云周圍強(qiáng)烈的下沉氣流帶下來(lái)。到達(dá)云下的負(fù)電荷增強(qiáng)了地面電場(chǎng)，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(guò)程最終將造成雷雨云中常見(jiàn)的電荷分布，這個(gè)解釋也稱為對(duì)流起電。

雷雨云中產(chǎn)生電荷并形成一定空間分布的過(guò)程，是大氣電學(xué)的重要內(nèi)容之一。在二十世紀(jì)中，這個(gè)學(xué)者只是翻譯或者是參考國(guó)外的理論，沒(méi)有中國(guó)本土的原創(chuàng)性解釋，實(shí)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(yáng)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(chǎng)中沿東西方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)受到地磁場(chǎng)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(huì)向下運(yùn)動(dòng)，負(fù)電荷就會(huì)向上運(yùn)動(dòng)，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(shí)，就會(huì)擊穿空氣分子，造成電子流的定向移動(dòng)，電流產(chǎn)生的熱使空氣迅速膨脹爆炸，此時(shí)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(shí)，會(huì)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(shù)木上積聚，因此，雷雨天在高大的建筑物或者是樹(shù)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(shí)，會(huì)排斥地面上的電子遠(yuǎn)離，使比較高的建筑物或者是樹(shù)木上帶上了正電，因此，雷雨天在高大的建筑物或者是樹(shù)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(chǎng)中作切割磁力線的運(yùn)動(dòng)，受到磁場(chǎng)力而彼此分離而形成的，是非常簡(jiǎn)單的起電道理，冬天，由于太陽(yáng)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(huì)形成帶電云層，所以，冬天下雨（雪）不會(huì)打雷，個(gè)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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