雷闪放电lightning
自然界所产生的一种大气中的火花放电。雷闪放电由带电荷的雷云引起。雷云带电原因的一种典型解释认为：雷云是潮湿的热气流不断上升进入稀薄的大气层冷凝的结果。当强烈的上升气流穿过云层时，水滴被碰撞而电离，轻微的水沫带负电，上升形成大块带负电的雷云；大滴水珠带正电，凝聚成雨下降，或悬浮在云中形成一些局部带正电的雷云区。雷云的底部大多数带负电，并在地面上感应出大量的正电荷。在带有大量不同极性或不同数量电荷的雷云之间、雷云和大地之间形成了很强的电场，其电位差可达数十至数百兆伏。随着雷云的发展和运动，一旦空间电场强度超过大气电离的临界电场强度(空气中约30千伏/厘米，有水滴存在时约10千伏/厘米)，就会发生雷云之间或雷云对大地的火花放电。其电流达数十至数百千安，能量约一千兆焦，放电通道温度高达15000～20000℃，产生强烈的光和热，使空气急剧膨胀震动，发出霹雳轰鸣。这就是雷闪放电(见图)。
data/attachment/portal/201111/06/1506010ztu8impe33ju1b3.jpg雷闪放电
雷闪放电形态有片状、线状、链状和球状等。片状闪电出现在云层表面，若隐若现，雷电较弱。线状闪电最强烈，大多数发生在雷云对大地的放电。它蜿蜒曲折，枝杈纵横，长达数千米（见图）。链状闪电是紧随着出现在先前线状闪电通道上的发光虚线，雷电很弱。球状闪电又叫做球雷，常在大雷雨时形成，多数是直径一、二十厘米的绯红色球形发光体，大的直径可达1米。球雷随气流在空中或地面飘游，或从门窗、烟囱窜入室内，碰着障碍物突然爆炸而消失。
雷闪放电过程雷云对地放电的基本过程可分为先导放电和主放电两个阶段。当雷云与大地之间的局部电场强度超过大气电离的临界电场强度时，就有局部放电通道自雷云边缘向大地发展，称先导放电。先导放电是间歇性的脉冲发展过程，称分级先导，每次间歇大约数十微秒。先导通道发展临近地面时，由于局部空间电场强度的增加，常在地面突起处出现异极性的先导放电向天空发展，称迎面先导。当先导通道到达地面或与迎面先导相遇以后，大气强烈电离形成高导电率的等离子体通道，使先导通道及云中电荷与大地电荷迅速中和，这就是主放电过程。先导放电的平均发展速度较低，约为(1～5)×105米/秒，放电电流较小，约为数百安。主放电发展速度很高，约为2×107～1.5×108米/秒，出现很强的脉冲电流，可达数十至二、三百千安。
人们肉眼观察到的一次雷闪，实际上有55％包含2次以上先导-主放电的重复过程，平均3次，最多可达40多次，称为多重雷闪。由于第二次及以后的先导-主放电沿着先前的放电通道以更快的速度发展，因此其先导发展时间较短，没有分叉，称为箭形先导，主放电电流幅值也较第一次低。
雷闪放电是一种随机过程，影响因素较多。表征雷闪放电特性的参数都有明显的统计性质。雷闪放电的极性75～90％为负极性。雷电流幅值服从对数累积概率分布，根据中国进行的实测，约有50％的雷电流幅值小于32.5千安，超过100千安的只有12％。雷电流波头时间为1～5微秒，平均2～2.5微秒，波长20～100微秒，平均50微秒。不同地区雷闪放电的频繁程度用雷暴日数表示，即平均每年有雷闪放电的天数。一般华南为80日以上，海南岛高达100～130日，长江以南40～80日，长江以北和华北、东北20～40日，西北少于20日，新疆仅有3～4日。地面落雷密度以每一雷暴日每平方公里地面的落雷次数r表示，在中国r约为0.015。
雷闪放电防护雷云对大地的放电虽然只占少数，但是一旦发生，可能带来严重的危害。雷闪击中输电线或附近，将会直接形成或感应产生幅值很高的冲击电压波，使线路绝缘闪络，或传入变电所破坏电气设备，造成电力系统供电中断。雷闪击中高层建筑、导弹发射塔、通信广播电视天线，可能引起设备损坏，人身伤亡。雷电防护的基本措施是装设避雷针（线）和避雷器。避雷针（线）在雷云对地放电过程中使地面电场畸变，影响先导放电的发展方向，吸引雷闪对避雷针（线）放电，再经引下线和接地装置将雷电流引入大地，使被保护物免遭雷击。避雷器装设在被保护设备附近，当雷电冲击波沿线路传入时，它首先放电，限制了电压波幅值，保护设备免遭破坏（见雷电防护）。