雷电的故事(1)
 |
 |
雷电是大自然中伴有闪电和雷鸣的一种雄伟壮观而又有点令人生畏的放电现象。它是由带电云层对地面建筑物及大地的自然放电引起的，会对建筑物、设备和人畜等产生严重破坏。因此，人们对雷电的形成过程及其放电条件应有所了解，以便采取适当的措施，不受雷电袭击。关于雷电的知识有很多，本文介绍的仅是其中的一部分。
雷击不是“报应”
盛夏7月一天的午后3点多钟，乌云翻滚，接着传来了震耳欲聋的雷声。正在铲地的河北省某县赵家沟的村民赶紧收工往家跑。很快，倾盆大雨伴随着冰雹落下来。50多岁的赵会计因为腿疼，扛着锄头走在最后，邻居老李陪着他。眼看快到家了，忽然一道亮光闪在赵会计的锄头尖上，只听“咔嚓”一声，赵会计被雷电击倒。当乡亲们闻讯赶来时，赵会计已身亡。
赵家沟是个封闭的山沟，封建迷信还没有完全杜绝，对于赵会计的死，众说纷纭。有人说：这是“雷公”“电母”在作怪，是老天爷的“报应”， 赵会计以前肯定做过什么坏事，不然的话，为啥只有他遭雷击而没击旁人呢？特别是老李就在旁边，怎么一点没事呢？
其实，云里所以会打雷、闪电，是因为云里带有电。在云的不同部位聚集着两种极性不同的电荷。由于电荷的存在，在云的内部和云与地面之间会形成很强的电场。一旦条件成熟，在云与地面之间、云与云之间、一块云的不同部位之间可能爆发出强大的电火花，这就是闪电。闪电的过程很快，用肉眼看，一次闪电只是短暂的一闪，可是就在这个瞬间，却发生了很复杂的物理过程。研究人员用连续高速摄影机拍下了闪电的全部过程。原来，一次闪电是由几次放电脉冲组成的。所谓脉冲，是指电流或电压的短暂起伏过程。闪电中的脉冲一个接着一个，脉冲之间的间歇仅为百分之几秒，后来的脉冲沿着第一个脉冲所经过的通道行进。这表明，闪电实际上是一种断断续续的放电现象，每一次闪电有几次到几十次的放电冲击，一次闪电的全过程仅为零点几秒。所以我们看到的闪电总是一闪一闪的。地面与云体间放电的过程非常快，速度高达几万千米每秒，我们平常所说的“迅雷不及掩耳”，就是指云地闪电造成的落地雷。闪电通道内的电流很大，可达几万到十几万安培。
我们常听有人立下誓言：“我要瘦成一道闪电!”这话不无道理。闪电的通道确实非常狭窄，直径仅有几厘米到几十厘米。在这么狭窄的空气柱里流过这么多的电流，空气必然被烧得非常热。闪电出现时，周围气温超过2万摄氏度，所以常见的闪电是白色的。同时，因为闪电通道狭窄，所以有时几个人在一起行走时，只有其中某个人会遭到袭击，其他人可能会安然无恙。例如，《北京日报》曾报道：广西永福县广幅乡一家三口在雷雨天睡觉时，只有妻子遭雷击，丈夫和孩子却完好无损……所以，雷击是“报应”纯属无稽之谈。
有闪电时，空气受热迅速膨胀，引起闪电通道内产生与爆炸相仿的声波震荡。这种空气的震荡传到我们耳内就是雷声。实际上，这种声波是一种冲击波，它以5千米/秒的速度向四面八方传播。冲击波的破坏能力极强，离闪电三四十米的玻璃窗可以被震碎。一次闪电的雷声延续三四十秒，有时长达1分钟。
人们总是先看到闪电，后听到雷声，其实闪电和雷声是同时发生的，只不过因为光的传播速度快，是30万千米/秒，而雷声的传播速度只有340米/秒，比光速慢得多。通过闪电和雷声的间隔时间就能计算出闪电离我们有多远。
预防雷电的惯用办法，是在高大建筑物上安装避雷针。因为雷电喜欢走“捷径”，所以，高大的建筑物最容易被击坏。雷雨天气里要关好门窗，不要使用电器，不要在大树下和高大物体下避雨。在野外行走不要拿金属物品。
神秘的“闪电熔岩”
从前面所述可知，闪电的通道是狹窄的；但是，闪电通道究竟狭窄到什么程度，目前还无法进行实地测量。不过，人们借助“闪电熔岩”可以大体判断闪电通道的狭窄程度，有报道称，闪电通道最窄的仅有1厘米。
1966年，在苏格兰阿伦岛上工作的考古学家，在靠近科里村庄的地方发现了一件令人惊奇的物品——一块闪电熔岩。从周边沙石的材质和年龄来判断，这块闪电熔岩的历史长达2.5亿年之久。它极有可能是在闪电袭击熔岩所在沙丘的顶部时形成的——闪电的高温和能量辐射到沙丘上，使其化合反应为玻璃，并将其塑造成一段空心的玻璃管。
闪电熔岩在我国也有发现。一次，北京顺义潮白河沙滩附近的高压线被雷电击断，电业抢修工人发现高压线附近有一个隆起半米高的沙滩，扒开看时，竟是一个高约30厘米的树根状奇石。经过中国地质大学和中国科技大学等单位30多位教授近两年的研究、鉴定和分析，确认它就是雷击石──闪电熔岩。2010年1月19日，在河北邯郸某地，人们发现了一堆似石非石、形似烧焦琉璃的东西，北京天文馆专家将部分样品带回北京分析，判定这是闪电熔岩。经过化验，这个样品的化学成分为65%左右的二氧化硅和铝、铁、钠等多种氧化物。
关于闪电熔岩的成因，专家普遍认为：在雷雨天气，云层携带的正离子与地面携带的负离子相遇，就可能形成落地雷，当落地雷击中沙丘或砂岩，瞬间产生数千摄氏度的高温，把其中的相对良导体石英等进行有序熔化、汽化；有的岩石被熔蚀后，雨水又对其进行了快速淬火冷却，从而形成玻璃质和新生矿物的混合体，这种混合岩石体就是闪电熔岩。形象地说，闪电熔岩是天然造就的玻璃长管，形状多是长条状，和闪电的路径相近，外形像树根；它长可达数米；颜色由形成的泥土和沙决定，有黑色、绿色、白色等；内部光滑，可能有小气泡，外部多数为粗糙的沙粒。
闪电熔岩之所以比陨石还少见，是因为其产生需要极为苛刻的条件，除落地雷外，还必须有合适成分的土壤。一般说来，土壤中的二氧化硅要在50%以上，氧化铝要在20%左右才行。此外，还要有湿润的环境，当砂岩被熔化后，雨水、雪水等可起到淬火和瞬间冷却的作用，否则闪电很可能会汽化。 (王奉安)