被人們研究得比較詳細(xì)的是線狀閃電,我們就以它為例來(lái)講述閃電的結(jié)構(gòu)。閃電是大氣中脈沖式的放電現(xiàn)象。一次閃電由多次放電脈沖組成,這些脈沖之間的間歇時(shí)間都很短,只有百分之幾秒。脈沖一個(gè)接著一個(gè),后面的脈沖就沿著第一個(gè)脈沖的通道行進(jìn)?,F(xiàn)在已經(jīng)研究清楚,每一個(gè)放電脈沖都由一個(gè)先導(dǎo)和一個(gè)回?fù)魳?gòu)成。第一個(gè)放電脈沖在爆發(fā)之前,有一個(gè)準(zhǔn)備階段階梯先導(dǎo)放電過(guò)程:在強(qiáng)電場(chǎng)的推動(dòng)下,云中的自由電荷很快地向地面移動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,電子與空氣分子發(fā)生碰撞,致使空氣輕度電離并發(fā)出微光。第一次放電脈沖的先導(dǎo)是逐級(jí)向下傳播的,象一條發(fā)光的舌頭。開(kāi)頭,這光舌只有十幾米長(zhǎng),經(jīng)過(guò)千分之幾秒甚至更短的時(shí)間,光舌便消失;然后就在這同一條通道上,又出現(xiàn)一條較長(zhǎng)的光舌(約30米長(zhǎng)),轉(zhuǎn)瞬之間它又消失;接著再出現(xiàn)更長(zhǎng)的光舌光舌采取蠶食方式步步向地面逼近。經(jīng)過(guò)多次放電消失的過(guò)程之后,光舌終于到達(dá)地面。因?yàn)檫@第一個(gè)放電脈沖的先導(dǎo)是一個(gè)階梯一個(gè)階梯地從云中向地面?zhèn)鞑サ?,所以叫做階梯先導(dǎo)。在光舌行進(jìn)的通道上,空氣已被強(qiáng)烈地電離,它的導(dǎo)電能力大為增加。空氣連續(xù)電離的過(guò)程只發(fā)生在一條很狹窄的通道中,所以電流強(qiáng)度很大。
當(dāng)?shù)谝粋€(gè)先導(dǎo)即階梯先導(dǎo)到達(dá)地面后,立即從地面經(jīng)過(guò)已經(jīng)高度電離了的空氣通道向云中流去大量的電荷。這股電流是如此之強(qiáng),以至空氣通道被燒得白熾耀眼,出現(xiàn)一條彎彎曲曲的細(xì)長(zhǎng)光柱。這個(gè)階段叫做回?fù)綦A段,也叫主放電階段。階梯先導(dǎo)加上第一次回?fù)簦蜆?gòu)成了第一次脈沖放電的全過(guò)程,其持續(xù)時(shí)間只有百分之一秒。
第一個(gè)脈沖放電過(guò)程結(jié)束之后,只隔一段極其短暫的時(shí)間(百分之四秒),又發(fā)生第二次脈沖放電過(guò)程。第二個(gè)脈沖也是從先導(dǎo)開(kāi)始,到回?fù)艚Y(jié)束。但由于經(jīng)第一個(gè)脈沖放電后,堅(jiān)冰已經(jīng)打破,航線已經(jīng)開(kāi)通,所以第二個(gè)脈沖的先導(dǎo)就不再逐級(jí)向下,而是從云中直接到達(dá)地面。這種先導(dǎo)叫做直竄先導(dǎo)。直竄先導(dǎo)到達(dá)地面后,約經(jīng)過(guò)千分之幾秒的時(shí)間,就發(fā)生第二次回?fù)?,而結(jié)束第二個(gè)脈沖放電過(guò)程。緊接著再發(fā)生第三個(gè)、第四個(gè).。直竄先導(dǎo)和回?fù)簦瓿啥啻蚊}沖放電過(guò)程。由于每一次脈沖放電都要大量地消耗雷雨云中累積的電荷,因而以后的主放電過(guò)程就愈來(lái)愈弱,直到雷雨云中的電荷儲(chǔ)備消耗殆盡,脈沖放電方能停止,從而結(jié)束一次閃電過(guò)程。
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