雷電是一種電現(xiàn)象，由于自然界中的一些物理過程而發(fā)生。其形成過程比較復(fù)雜，涉及大氣電學(xué)、物理學(xué)和化學(xué)等知識(shí)領(lǐng)域。本文將重點(diǎn)介紹雷電形成的簡單原理。
大氣電位差
大氣是由氣體分子組成的，其中大量的正負(fù)離子在其中游離。這些離子會(huì)在大氣中形成電場，導(dǎo)致大氣電位的不穩(wěn)定。當(dāng)某個(gè)地區(qū)的正電荷和負(fù)電荷分布出現(xiàn)不均衡時(shí)，就會(huì)形成電位差。
電位差是一個(gè)電場中兩個(gè)點(diǎn)之間的電勢差，它越大，則電場越強(qiáng)。當(dāng)?shù)厍虮砻媾c云層底部之間形成電位差時(shí)，會(huì)在云層頂部形成一個(gè)強(qiáng)電場。
云層電荷分離
云層由許多水滴和氣體分子構(gòu)成。在云中，由于上升氣流造成了水滴與氣體分子的碰撞，使得云中的水滴和冰晶帶電。
常見的情況是云下部要比上部帶負(fù)電荷，中間帶正電荷。這是因?yàn)榇蟛糠值呢?fù)荷會(huì)被云底的氣壓增強(qiáng)，使得分布在云下的正離子向上流動(dòng)，離開云下，反之，負(fù)離子則上升至?xí)甑南露耍纬韶?fù)電層，并且氣流作用使得帶負(fù)電的水滴在云下部堆積。
同時(shí)云中的正電荷也在未被帶下的云中，帶正電的云中冰晶與水滴通常在云的上層，在對(duì)流作用和溫度的影響下呈現(xiàn)為弧狀或者圓形詆跡，這種帶正電的云層稱為雷云。
由于帶電云層中電勢差較大，雷云中的電場較強(qiáng)眾多電荷始致向相反的空間位置集中，造成了空間中強(qiáng)大的電場。
閃電放電和雷聲
在云層電場足夠強(qiáng)的情況下，由于氣體的電離條件得到滿足，云中電荷開始放電。
閃電放電會(huì)瞬間釋放大量的能量，瞬間使空氣離子化產(chǎn)生大量的電離，這樣一來就形成了云與地面之間極強(qiáng)的電流放電，其在頹起時(shí)產(chǎn)生的亮光和電流強(qiáng)度無迪想象，超過了它的的豎直距離。
由于放電釋放的大氣能量很大，當(dāng)放電的聲波到達(dá)時(shí)，在空氣中發(fā)生爆炸形成雷聲。雷聲是由于閃電瞬時(shí)釋放的巨大能量在空氣中形成一次爆炸，產(chǎn)生了壓力波，形成亞音速地震。
聲波在空氣中傳播會(huì)有一個(gè)時(shí)間延遲，同時(shí)聲速跟隨溫度變化而變化，因此人類聽到的雷聲就會(huì)有遲到的時(shí)間跟隨云到地，也就是所說的閃電后的雷聲。
結(jié)論
總結(jié)一下，雷電形成的原因主要取決于云和大氣中的一些物理過程。當(dāng)云中水滴和氣體分子帶電，加上不穩(wěn)定的大氣電場，就會(huì)形成電位差。此時(shí)，放電和雷聲就會(huì)隨之產(chǎn)生，這是一種非常可觀測的現(xiàn)象。
