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打雷的原理是谁发现的,打雷的原理图

古时候,雷击是令人畏惧的一种未知现象,传说是做了坏事就会遭雷打。现在一些农村教育小孩子,还会要他们做好人,否则遭雷劈。

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就在前几天的5月28日,四川甘孜州石渠县德荣马乡的7名村民上山采虫草遭遇了雷击,无一生还。受难者为三男四女,最大年龄才30岁,最小的小孩还被妈妈背在背上。媒体报道说,这几人被雷击时正在避雨,具体事故发生过程还在调查中。

那么,按古代说法,这几个人难道都不是好人吗?据说有个家庭由于有事临时决定不上山,一个大人和一个小孩由此躲过一劫,这两个人就是前世今生做了好事?其实这种说法是毫无根据的。

被雷击雷劈既有偶然,也有必然,其中蕴含着自然规律和科学道理,今天我们一起来学习了解一下。

先了解一下为什么会打雷

所谓打雷,是一种自然放电现象。我们这个世界所有的物质都是由原子组成的,而原子是由原子核和电子组成的,当原子受到能量激发时,电子就会发生跃迁,有的电子还会离开原子核飘走,有的原子核会暂时抓住多余的电子,这样,失去电子和获得多余电子的物质就成了带电离子。

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在雷雨天气,空气对流很厉害,云层的上下左右涌动和摩擦,组成云层的原子里的电子受到的激发就发生跃迁和漂移,有的云层原子丢失了电子,就成了带正电离子;有的云层原子得到了多余电子,就成了带负电离子。但原子本身是中性的,只有保持中性的物质才稳定,因此这种现象只能是暂时的,只要有机会,云层的正负离子就会中和。

对流天气一般是上层云层带正电,下层云层带负电,由于电荷感应原因,靠近大地的云层就会让大地带上正电荷,当然也还有一些更复杂的电荷分布。这些蕴含在云层和大地中的正负离子极不稳定,像传说中打了鸡血的人,随时都在找一个口子宣泄。

宣泄的过程就是正离子和负离子中和过程,这个过程就是发生放电现象。我们将电线的正负极碰在一起时,由于连接不紧密,就会发生电弧火花,嗤嗤作响。这种小型放电的声音当然很小,但却是电闪雷鸣的本质。

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大自然云层放电是大范围巨大的放电现象,雷电的平均电流达到2万安以上,有的高达30万安,电压达到百亿伏以上,而人体能承受的安全电压仅为36伏,当高压高强度的雷电击中人体,焉有不死之理?

这种巨大放电过程会形成瞬间的高温和发光,让空气膨胀爆裂,这就是闪电和轰隆隆或咔嚓嚓雷声的来历。闪电的种类很多,今天不展开说。

由于光速每秒钟约30公里,音速在空气中每秒只有约340米,因此如果电闪雷鸣发生的距离较远,我们往往就会先看到闪电,然后才会听到雷声,怕打雷的人还能来的及捂上耳朵。

被雷打雷劈的原因

既然打雷是云与云和云与地之间的放电现象,为啥有些人和动物,甚至有些物体会遭到雷劈呢?

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前面说了,带有正电和负电的离子很不安分,憋得难受,总想着释放出来,过程就是正负电进行中和,这个中和过程就会伴随巨大能量的释放。但要促成这种能量释放,正负电之间必须有一个媒介,也就是导体。

这个时候如果某人不知趣地夹在正负离子之间,成为它们相互释放的桥梁,成就了它们,自己就只能牺牲了。

天上的层上下翻飞本身就藕断丝连,因此无须其他导体就会自然发生放电。云层与大地之间隔着一层空气,空气本身不导电,但我们世界很难找到纯净的空气,里面都有尘埃杂质,自然就有一定的导电系数了,再加上雨天湿漉漉的,强大的雷电就很容易会击穿空气达到地上,形成恐怖的树杈型接地直击雷。

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但雷电要击穿空气毕竟需要很大的能量,如果有高层建筑或大树作为媒介,雷电就能够更轻易得到释放。因此雷雨天,高山或高大建筑、大树更容易成为云层与大地放电的连接点,这也是要求人们在雷雨天尽量不要去高山上,或在屋檐下、大树下避雨的原因。

在空旷的原野,一个站立的人,也极易成为雷电的连接点。

避雷针的原理就是通过做得很高很尖的金属,并将这个尖尖与埋地金属网连接,通过尖端放电原理,将地面带有的负电荷与云层中带有的正电荷缓慢释放中和,从而避免发生雷击这种瞬间巨大放电现象发生。但避雷针建造有严格技术要求,胡乱做一个高塔不但不能避雷,还会引来雷劈。

最后说说如何避免雷击

我们已经知道了雷电以及发生雷击的原因,就能够采取各种措施来避免遭到雷击了。

首先,一般来说,雷暴天气在夏天较多,冬天少见。这是因为春夏的强对流天气比较多,冬天的强对流天气比较少。因此,在夏季雷暴高发季节,尤其是雷雨天气,尽量少外出,更要避免前往高山林地和空旷原野活动。

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第二,建造和购买房屋时,要注意做好防雷措施:一是要避开雷暴频发的区域。有些地方由于地下矿藏资源或地形地磁等原因,常常成为雷电频发区,查阅当地气象资料就能够获得这些信息;二是要防雷电措施到位。要购买具有良好避雷措施的楼盘住房,自建房要设计安装有效的避雷针或避雷网。

第三,虽然现在电力和电信系统的避雷措施已经比过去好多了,但雷暴天气在家还是尽量少接触电器,及时关闭门窗;尤其是剧烈雷暴发生时,避免开电视和使用手机等电器设施,关闭电源,远离金属等导电设施。

第四,如果在外面遇到雷暴袭击,要尽量避免在电线杆下、屋檐下、大树下、高大建筑下避雨或停留,也不要站在楼顶山顶等突出处;如果在旷野,尽量躲在低矮处或蹲下,以免成为放电顶尖;要尽量避开金属等导电物体,在空旷的地带不要打金属骨架雨伞或者扛举长形物体,不要拨打或接听电话。

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第五,雷雨天突然感受到头发竖起,肌肉发紧,皮肤刺痛,说明你站立的地方电荷很强,可能招来雷击,这时要尽快就地降低身姿,两脚并拢蹲下,或可逃过一劫。千万不要大步逃跑,否则形成跨步电压更易导致雷击,

这里解释下跨步电压:在地下带电区域行走,由于两脚处于不同电位而产生的电位差,跨步越大,电位差越大。这就是有时候雷击打死了牛,而人没事的原因,因为牛的前后肢跨步更大。

当然并不是每次在野外遇到打雷就一定会被雷劈,这有个概率,由于多方面原因导致,因此受到雷击有一定偶然性;但一个注意防雷保护的人与一个不尊重科学对防雷嗤之以鼻的人,受到雷击的概率就完全不一样了,这就是受到雷击的必然性。

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这有点像一个遵守交规和一个不遵守交规的人,过马路都不一定会被车撞;但后者被撞的概率会增加许多倍,这就是必然。

因此,四川甘孜七位同胞受到雷击遇难,虽然是个悲剧,但其中的教训必须汲取,才能最大程度减少必然的祸端。


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