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第19章 雷声是怎样产生的?

咔嚓、轰隆隆、咕嘟咕嘟:当你看到这些词的时候,大约2000场雷雨正在地球周围迅速地形成,并伴随着每秒可高达100次左右的闪电。难怪在许多文化中,人们常借用雷电声来形容可怕的事物。

在欧洲,这样的人物有红胡子托尔(北欧神话中司雷、战争及农业的神),他挥舞着一只可以回旋往复的棒锤。中国文化中的代表性人物则是雷公。他的身体呈蓝色,长有爪子以及一对蝙蝠那样的翅膀,通过用棒槌敲击鼓,来制造出雷声。在古代苏美尔文明中,咆哮的公牛宁哈尔(他娶了负责掌管奶油和黄油的女神尼尼伽拉为妻)是雷神的代表。北美印第安人敬畏神话中的“雷鸟”,从它的鸟喙可以放射出闪电,而雷声则是其拍打翅膀所产生的巨大声响。在古代英格兰地区,星期四(Thursday)的雷声表示你的信徒是平安的,而星期日的雷声则象征审死官及其他博学之士。

时至今日,我们已经知道雷声只是闪电在穿过空气时所发出的声响。在干燥的房间里,我们可以看到一簌簌静电火花在毯子表面不断跳跃着,同样闪电这个巨大的火花也会通过空气传播,使雷雨云与地面发生连接。不同的是,静电在毯子上迸射出来时会发出簌簌的声音,而一个雷声足以震动整个地球。

下面就让我们来了解一下雷电的形成。先是从云层底端冒出了一个朦胧的光球,它被称做雷电的前导。随后,在很短的一段时间内,光球以之字形朝着地面移动,在天空中辟出一条宽约2厘米的通道。

光球产生的电流约达200安左右(一般家庭用电的电流为15~20安)。当光球到达距地表约60英尺或更低的位置时,一道光便会从地表升腾至空中,与之相接。两道闪光一旦相遇,电流便会沿着先前闪电开出的通道,窜升至云层中。与此同时,在这一过程中,电流的大小也增加到了10000安培左右。

另一个前导区迂回前进,并沿着一道上升光线所开辟出的通道向下行进,又一道闪光射回了云层。这时,通道周围空气的温度迅速攀升至50000华氏度。这些闪光在不到一秒钟之内可以反复很多次,就是我们所看到的闪电。

雷声是闪电在穿过空气时所发出的声响。

在通道里,气体分子由于获得巨大的能量而飞散开来,从而使过热的空气剧烈地膨胀着。空气不断向四面八方扩散开去,形成移动的冲击波。在距离闪电球几英尺开外的地方,冲击波的速度减慢至每秒1100英尺左右,这一速度相当于普通声波在空气中传播的速度。当冲击波到达我们耳朵时,我们便会听到“隆隆”的响声。

这个“轰轰”的声音或者说雷鸣声,是从闪电通道传出的。折返的闪电光实际上可以制造出的最大声音响,因为它携带着强大的电流,使空气受热及膨胀的程度最厉害。我们有时所听到的“咔嚓”声,是由于闪电分叉而发出的。

在“咔嚓”和“轰隆隆”之后,继之而来的隆隆声则是雷电经由云层、山脉以及建筑物所反射回的回音。

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