防雷资格考试2 雷电基础知识

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1、第二部分雷电基础知识1雷电的形成1.1雷云形成的物理过程雷电是雷雨云之间或在云地之间产生的放电现象，雷雨云是产生雷电的先决条件。雷雨云是对流云发展的成熟阶段，它往往是从积云发展起来的。发展完整的对流云，可以分为以下三个阶段：（1）形成阶段：这一阶段主要是从淡积云向浓积云发展。云的垂直尺度有较大的增长，云顶轮廓逐渐清楚，呈圆孤状或菜花形，云体耸立成塔状。这样的云我们在盛夏常常看到。在形成阶段中，云中全部为比较规则的上升气流，在云的中、上部为最大上升气流区。上升气流的垂直廓线呈抛物线型。在形成阶段，一般不会产生雷电。（2）成熟阶段：从浓积云发展成积雨云，就伴随雷电活动

2、和降水，这是成熟阶段的征象。在成熟阶段，云除了有规则的上升气流外，同时也有系统性的下沉气流。上升气流通常在云的移动方向的前部。往往在云的右前侧观测到最强的上升气流。上升气流一般在云的中、上部达到最大值，可以超过25-30米/秒。（3）消散阶段：一阵电闪雷鸣、狂风暴雨之后，雷雨云就进入了消散阶段。这时，云中已为有规则的下沉气流所控制。云体逐渐崩溃，云上部很快演变成中、高云系，云底有时还有一些碎积云或碎层云。1.2雷云的电结构一块成熟的雷雨云，其顶部可以伸展到－40℃的高度（约l万米以上），而云底部的温度却在10℃以上。在云中有水滴，过冷却水滴、雪晶、冰晶等。在温度高

3、于0℃的“暖层”的云中，全部是水滴（包括云滴）；在温度0至－8℃的云层中，有较多的过冷却水滴（温度低于0℃的水滴），也有一些雪晶、冰晶；在温度低于－20℃的云层中，云中基本上都是雪晶和冰晶。在成熟阶段的雷雨云中，发生着非常复杂的微物理过程，在云的“暖层”，有水滴之间发生的重力碰撞，也有湍流碰撞和电声碰撞过程。同时，有大水滴在气流作用下发生变形，破碎而产生“连锁反应”；还有由云的“冷层”中掉到“暖层”13中来的大雪花、霰等的融化等。在温度0℃至－20℃的云层中，水汽由液态往固态转移十分活跃，冰、雪晶的粘连，大冰晶破碎等也很频繁。在低于－20℃的云层中，也还有冰晶之间

4、的粘连和大冰晶的破碎过程发生。在雷雨云中发生的所有这此微物理过程，都可以导致云中水汽凝结物电学状态的改变，对于雷雨云的起电有十分重要的贡献。1.3雷云起电机制雷雨云起电的机理目前主要有四种理论：（1）水滴破裂效应：云中水滴在高速气流中作激烈运动，分裂成一些带负电的较大颗粒和带正电的较小颗粒，后者同时被上升气流携带到高空，前者落在低空，这样正负两种电荷便在云层中被分离，这也就是造成90％的云层下部带负电的原因。（2）吸电荷效应：由于宇宙射线或其它电离作用，大气中存在正负离子，又因为空间存在电场，在电场力的作用下正负离子在云的上下层分别积累，从而使雷雨云带电，又称感应

5、起电。（3）水滴冻冰效应：水滴在结冰过程中会产生电荷，冰晶带正电荷，水带负电荷，当上升气流把冰晶上的水分带走时，就会导致电荷的分离，而使雷雨云带电。（4）温差起电效应：实验证明在冰块中存在着正离子（H+）和负离子（OH-），在温度发生变化时，离子发生扩散运动并相互分离。积雨云中的冰晶和雹粒在对流的碰撞和摩擦运动中会造成温度差异，并因温差起电，带电的离子又因重力和气候作用而分离扩散，最后达到一定的动态平衡。综上所述，雷雨云起电可能是某一机理也可能是多种机理的效应而产生的。2雷击（电）的分类2.1雷电的基本分类（一）闪电按其形状分为：线状闪电、带状闪电、片状闪电、联球

6、状闪电和球型闪电。（1）线状闪电：最常见的一种闪电，我们常常看到这种闪电呈倒置的树枝状，其实是若干次线状闪电的组合，由于几次发生闪电之间的时间极短，用肉眼很难分辨出。（213）带状闪电：仍是线状闪电的一种，只不过是在闪电过程中恰巧有水平大风吹经闪电通道的空间，将几次线状闪电放电的通道吹的分开，用肉眼看去闪电通道变宽了。（3）片状闪电：线状闪电被云体遮住了，闪电的光照亮了上部的云或反射的光映入人眼中，闪电呈片状的亮光。（4）球状闪电：又称球型雷、滚地雷，不但出现在雷雨天气中，在晴天时也偶有出现。其形状大多是球形，直径可达几十厘米，多呈橙色和红色，有些还带有硫磺或臭氧

7、的味道。球型雷多顺风或沿着物体移动，但也发现过垂直运动或逆风而动的情况。对它的起因有许多不同的假设，至今未探明其奥秘。（5）联珠状闪电：很少见的一种闪电，有人认为它是一串球型雷组成的。（二）闪电也可按其发生的空间位置而分成：云内闪电、云际闪电（云闪）、云地闪电（地闪）等。其中地闪又称直击雷、落地雷，是防雷研究的主要对象。地闪可以分为正极和负极，先导上行和下行，有无回击等多个类型。2.2向下闪击的四种组合形式和向上闪击的五种组合形式图向下闪击的四种组合形式13图向上闪击的五种组合形式2.3云地闪（直击雷）的发生过程在雷云对地的放电中，90%左右的地闪是在负极性的雷云

8、和正极性的