云层为什么会带电?(关于闪电的问题)

发布网友 发布时间：2022-04-23 00:23

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热心网友 时间：2023-10-09 06:27

云的起电机制主要有如下几种：

1、对流云初始阶段的“离子流”假说

大气中总是存在着大量的正离子和负离子，在云中的水滴上，电荷分布是不均匀的：最外边的分子带负电，里层带正电，内层与外层的电位差约高0．25 伏特。

为了平衡这个电位差，水滴必须“优先’吸收大气中的负离子，这样就使水滴逐渐带上了负电荷。当对流发展开始时，较轻的正离子逐渐被上升气流带到云的上部；而带负电的云滴因为比较重，就留在下部，造成了正负电荷的分离。

2、冰晶与霰粒的摩擦碰撞起电

霰粒是由冻结水滴组成的，呈白色或乳白色，结构比较松脆。由于经常有过冷水滴与它撞冻并释放出潜热，故它的温度一般要比冰晶来得高。在冰晶中含有一定量的自由离子(OH-或OH+)，离子数随温度升高而增多。

当冰晶与霰粒接触后又分离时，温度较高的霰粒就带上负电，而温度较低的冰晶则带正电。在重力和上升气流的作用下，较轻的带正电的冰晶集中到云的上部，较重的带负电的霞粒则停留在云的下部，因而造成了冷云的上部带正电而下部带负电。

3、过冷水滴在霰粒上撞冻起电

在云层中有许多水滴在温度低于0℃时仍不冻结，这种水滴叫过冷水滴。过冷水滴是不稳定的，只要它们被轻轻地震动一下，马上就会冻结成冰粒。当过冷水滴与霰粒碰撞时，会立即冻结，这叫撞冻。

温度的差异使得冻结的过冷水滴外部带正电，内部带负电。当内部也发生冻结时，云滴就膨胀*，外表皮破裂成许多带正电的小冰屑，随气流飞到云的上部，带负电的冻滴核心部分则附在较重的霰粒上，使霰粒带负电并停留在云的中、下部。

4、水滴因含有稀薄的盐分而起电

除了上述冷云的两种起电机制外，还有人提出了由于大气中的水滴含有稀薄的盐分而产生的起电机制。当云滴冻结时，冰的晶格中可以容纳负的氯离子 (Cl-)，却排斥正的钠离子(Na+)。因此，水滴已冻结的部分就带负电，而未冻结的外表面则带正电(水滴冻结时，是从里向外进行的)。

由水滴冻结而成的霰粒在下落过程中，摔掉表面还来不及冻结的水分，形成许多带正电的小云滴，而已冻结的核心部分则带负电。由于重力和气流的分选作用，带正电的小滴被带到云的上部，而带负电的霰粒则停留在云的中、下部。

5、暖云的电荷积累

在热带地区，有一些云整个云体都位于0℃以上区域，因而只含有水滴而没有固态水粒子。这种云叫做暖云或“水云”。暖云也会出现雷电现象。在中纬度地区的雷暴云，云体位于0℃等温线以下的部分，就是云的暖区。在云的暖区里也有起电过程发生。

参考资料来源：百度百科-带电云层

热心网友 时间：2023-10-09 06:27

大部分原因是摩擦 空中的尘埃、冰晶等物质在云层中翻滚运动的时候，经过一些复杂过程，使这些物质分别带上了正电荷与负电荷。经过运动，带上相同电荷的质量较重的物质会到达云层的下部（一般为负电荷），带上相同电荷的质量较轻的物质会到达云层的上部（一般为正电荷）。这样，同性电荷的汇集就形成了一些带电中心，当异性带电中心之间的空气被其强大的电场击穿时，就形成“云间放电”（即闪电）。 带负电荷的云层向下靠近地面时，地面的凸出物、金属等会被感应出正电荷，随着电场的逐步增强，雷云向下形成下行先导，地面的物体形成向上闪流，二者相遇即形成对地放电 。这就容易造成雷电灾害。 雷电形成于大气运动过程中，其成因为大气运动中的剧烈摩擦生电以及云块切割磁力线。 闪电的形状最常见的是枝状，此外还有球状、片状、带状。闪电的形式有云天闪电、云间闪电、云地闪电。云间闪电时云间的摩擦就形成了雷声。追问谢谢您仔细的回答！我还想问：空气中不是有小水珠一类的使空气潮湿的气体么，那么为什么还可以摩擦起电？为什么较重的物质一般最终带上负电荷（还是我理解错了TvT）？感应出正电荷是什么意思？能再麻烦您回答吗？

热心网友 时间：2023-10-09 06:28

引用一下
科学测试得知,地球本身就是一个大电容器,通常大地稳定地带负电荷50万C（库仑）左右,而地球上空存在一个带正电的电离层,这两者之间便形成一个带电的巨大的电容器,它们之间的电压高达300kV左右.
当地面受到阳光的照射时,受热的含水蒸气的空气就会上升,或者较温暖的潮湿空气与冷空气相遇而被抬升都会产生上升气流.这些含水蒸气的上升气流上升时温度逐渐下降,形成雨滴、冰雹（称为水成物）,这些水成物在地球静电场的作用下被极化,负电荷在上,正电荷在下,它们在重力作用下,落下的速度比云滴和冰晶这两种被称为云粒子的物质要大,因此极化的水成物在下落过程中要与云粒子发生碰撞.碰撞后,其中一部分云粒子被水成物所捕获,增大了水成物的体积,另一部分未被捕获的被反弹回去,水成物前端的部分正电荷,被反弹回去的云粒子带走,使水成物带上负电荷.
由于水成物下降的速度快,而云粒子下降的速度慢,因此带正、负两种电荷的云粒子和水成物逐渐分离.如果遇到上升气流,云粒子不断上升,分离的作用更加明显.最后形成带正电的云粒子在云层的上部,而带负电的水成物在云的下部,或者带负电的水成物以雨或雹的形式下降到地面.带电云层一旦形成,雷云空间也就形成了.
空间电场的方向和地面与电离层之间的电场方向是一致的,都是上面带正电荷,下面带负电荷,因而加强了大气的电场强度,在上升气流存在的情况下,更加剧重力分离作用,使雷云发展得更快.
由于多种原因,空气的运动,不仅仅是上下运动的空气对流.还有可能是其它不同方向上的气流运动,如：空气在暖气流上升,冷气流下降过程中,空气间在水平方向上又会产生气压差,产生水平方向的气流运动；由于地球的自转产生离心力,现成偏移风；在沿海,由于陆地的比热小于海水的比热,所以,白天受太阳的照射,陆地的温度升高得比海水快,在陆地上空产生的上升气流运动强,使得陆地上空气压变低,这时,海洋上空的相对的高压冷空气便会过来补充,形成海风,夜间则相反,海水放出的热量大于陆地,海洋上空产生的上升气流运动强,海洋上空产生低气压,陆地上空的相对高压冷空气便向海面运动,海上形成陆地方向刮来的风；在两山之间形成山谷风；在山的迎风侧,使气流按照山坡的角度爬升,这些风都使得雷云变得错综复杂.
当一部分带电的云体对另一部分带异种电荷的云体,或者是带电的云体对大地的迅猛的放电,就称为雷击,强烈的放电过程是在瞬间完成的,同时产生强烈的闪光、和大量的热.巨大的能量,使空气迅速膨胀,并发出巨大的声音.这种现象就是人们常说的打雷.