雷电中有什么是关于物理的啊?雷电中有什么物理现象?和包含的物理知识呢?

Question

雷电中有什么是关于物理的啊?
雷电中有什么物理现象?和包含的物理知识呢?

Answer 1

人们通常把发生闪电的云称为雷雨云,其实有几种云都与闪电有关,如层积云、雨层云、积云、积雨云,最重要的则是积雨云,一般专业书中讲的雷雨云就是指积雨云.
云的形成过程是空气中的水汽经由各种原因达到饱和或过饱和状态而发生凝结的过程.使空气中水汽达到饱和是形成云的一个必要条件,其主要方式有：
（1） 水汽含量不变,空气降温冷却；
（2） 温度不变,增加水汽含量；
（3） 既增加水汽含量,又降低温度.
但对云的形成来说,降温过程是最主要的过程.而降温冷却过程中又以上升运动而引起的降温冷却作用最为普遍.
积雨云就是一种在强烈垂直对流过程中形成的云.由于地面吸收太阳的辐射热量远大于空气层,所以白天地面温度升高较多,夏日这种升温更为明显,所以近地面的大气的温度由于热传导和热辐射也跟着升高,气体温度升高必然膨胀,密度减小,压强也随着降低,根据力学原理它就要上升,上方的空气层密度相对说来就较大,就要下沉.热气流在上升过程中膨胀降压,同时与高空低温空气进行热交换,于是上升气团中的水汽凝结而出现雾滴,就形成了云.在强对流过程中,云中的雾滴进一步降温,变成过冷水滴、冰晶或雪花,并随高度逐渐增多.在冻结高度（-10摄氏度）,由于过冷水大量冻结而释放潜热,使云顶突然向上发展,达到对流层顶附近后向水平方向铺展,形成云砧,是积雨云的显著特征.
积雨云形成过程中,在大气电场以及温差起电效应、破碎起电效应的同时作用下,正负电荷分别在云的不同部位积聚.当电荷积聚到一定程度,就会在云与云之间或云与地之间发生放电,也就是人们平常所说的闪电.
雷电以其巨大的破坏力给人类社会带来了惨重的灾难,尤其是近几年来,雷电灾害频繁发生,对国民经济造成的危害日趋严重.我们应当加强防雷意识,与气象部门积极合作,做好预防工作,将雷害损失降到最低限度.
当人类社会进入电子信息时代后,雷灾出现的特点与以往有极大的不同,可以概括为：（1）受灾面大大扩大,从电力、建筑这两个传统领域扩展到几乎所有行业,特点是与高新技术关系最密切的领域,如航天航空、国防、邮电通信、计算机、电子工业、石油化工、金融证券等；（2）从二维空间入侵变为三维空间入侵.从闪电直击和过电压波沿线传输变为空间闪电的脉冲电磁场从三维空间入侵到任何角落,无空不入地造成灾害,因而防雷工程已从防直击雷、感应雷进入防雷电电磁脉冲（LEMP）.前面是指雷电的受灾行业面扩大了,这儿指雷电灾害的空间范围扩大了.例如二000年七月二十五日14点40分左右,一次闪电造成漕宝路桂菁路附近二家单位同时受到雷灾,而不是以往的一次闪电只是一个建筑物受损.（3）雷灾的经济损失和危害程度大大增加了,它袭击的对象本身的直接经济损失有时并不太大,而由此产生的间接经济损失和影响就难以估计.例如一九九九年八月二十七日凌晨2点,某寻呼台遭受雷击,导致该台中断寻呼数小时,其直接损失是有限的,但间接损失将大大超过直接损失.（4）产生上述特点的根本原因,也就是关键性的特点是雷灾的主要对象已集中在微电子器件设备上.雷电的本身并没有变,而是科学技术的发展,使得人类社会的生产生活状况变了.微电子技术的应用渗透到各种生产和生活领域,微电子器件极端灵敏这一特点很容易受到无孔不入的LEMP的作用,造成微电子设备的失控或者损坏.
为此,当今时代的防雷工作的重要性、迫切性、复杂性大大增加了,雷电的防御已从直击雷防护到系统防护,我们必须站到历史时代的新高度来认识和研究现代防雷技术,提高人类对雷灾防御的综合能力.
雷击是怎样造成灾害的?
雷电是夏季经常出现的一种天气现象,雷灾对自然资源和人类创造的物质文明构成巨大的威胁.那么雷电是怎样造成灾害的呢?
首先雷电产生灼热的高温.雷电发生时,强大的电流通过物体,在瞬间产生巨大热量.据分析,雷电流通道的温度可达6000℃?10000℃,有时甚至更高,它足可以使金属熔化.如果雷电流通道遇易燃物质,可能引发火灾,如1989年6月至8月,锦西、秦皇岛、黄岛等油库先后遭雷击,导致多个油罐起火爆炸,损失惨重.其次是猛烈的冲击波：雷电使得雷电流通道附近的空气剧烈膨胀,并以超声波的速度向四周扩散,其外围相对冷的空气被强烈压缩,空气一胀一缩产生剧烈震动,这就是冲击波.受冲击波影响,雷电流通道及周围的环境类似于炸弹爆炸一样,破坏性很大.
此外还有雷电感应,雷电感应包括静电感应和电磁感应,它会产生感应高电压.对于建筑物来说,如果遭到雷电感应,其内部的构架与接地不良的金属装置容易出现火花,这对存放易燃品的仓库来说是很危险的,它会引起爆炸.最后是间接雷击,这是指雷暴的云体与大地之间存在着高电压、强电流的一种物理过程.闪电时,瞬间强电流通过输电电缆、通信线路、电话线和金属管道等引入室内或由电磁感应造成计算机网络、通讯设备和工业控制系统的雷击事故.从近几年的雷击资料分析,这类事故发生率高,后果十分严重.因此,凡有低压电器、微电子设备的地方,对间接雷击必须加以防备.
雷电引起的雷击是夏季常见的一种自然现象.雷电对于人类的危害一般分为3种：直击雷、雷电波侵入和感应雷击.直击雷是指雷电直接击中建筑、树木、大地、防雷装置或人体,直接雷击声光并发,咄咄逼人,老幼皆知；雷电波侵入是指雷电对架空线路和金属管线作用,雷电波可能沿着这些管线侵入屋内,危及人身安全或损坏设备；而感应雷击悄悄发生,不易察觉,后果严重,直接雷击与感应雷击破坏的对象不同,直击雷主要击坏放电通路上的建筑物、输电线,击死击伤人畜等,感应雷主要破坏电子设备.最近我油田近百起电脑上网用户、电视机遭受雷击事件,就是感应雷击、雷电波侵入所造成的.专家提醒,感应雷击正呈明显上升趋势,80%的雷击事故都是由它引起的,但目前人们对这种隐性雷电灾害的认识比较差,不少人没有意识到要防护,该怎么防护.特别是不少住宅小区,基本属于防雷工作的盲区.以往认为建筑物上只要安装了避雷针,就能避免雷击的传统防雷观念要改变,城镇防雷重点应在防止“感应雷击”上.
感应雷击是由于雷雨云的静电感应或放电时的电磁感应作用,使建筑物上的金属物件,如管道、钢筋、电线、反应装置等感应出与雷雨云电荷相反的电荷,造成放电所引起.
一台电子设备招引感应雷击的通道主要有3条：1、天线、馈线引入；2、电源线路引入；3、信号线路引入.
对于建筑物中电子设备群体来说,引入感应雷的通道主要有6条：1、建筑物中一切电子设备的天线、馈线、电源线、信号线、接地线都是建筑物的进雷通道；2、出入建筑物中各种电源线路及建筑物内部“长”距离信号线路；3、具有公共接地的建筑物中的一切金属管道,在直接雷电流流经其上时,其周围产生的磁场涡流在金属表面感应出来的雷电冲击波；4、雷电放电时,在金属表面感应出来的雷电冲击波；5、直接雷击落雷点建筑物的雷电高位冲击；6、直接雷击落雷点建筑物的雷电反冲电流.这种电流可通过相邻建筑物的接地线路进入其电子设备,使电子设备的机壳和机芯之间产生放电现象而损坏.
路哥特别提醒居民,打雷时,尽可能关闭电脑、电视等各类家用电器,并拔掉电源插头和信号线、电脑网线等,以防雷电从电源线、信号线入侵,损坏电器,引发火灾或人员触电死亡；在雷雨天尽量不打电话,减少感应雷电流沿电话线路给人员造成伤害；不要使用电视机的室外天线,如果雷电一旦击中电视天线,就会沿着电视天线传入室内,威胁电器和人身安全.打雷时,人不要站在电灯下面；雷雨天气时也不要开窗户,以防球形雷进入屋内；把头伸出窗户外或者用手触摸窗户的金属架都可能会受到雷击；晾衣服被褥等用的铁丝也不要拉到窗户、门口、防雷引下线上,以防铁丝引雷入室.如果防雷措施得当,雷击造成的伤害就会大大降低.