雷電產生的科學原理是什么
雷電在下雨天的時候經常可以看見，然而大部分的人都會想要知道雷電是怎么產生的。下面為您精心推薦了雷電產生的科學原理，希望對您有所幫助。
雷電的科學原理
雷電是雷雨云中的放電現象。形成雷雨云要具備一定的條件，即空氣中要有充足的水汽，要有使濕空氣上升的動力，空氣要能產生劇烈的對流運動。春夏季節，由于受南方暖濕氣流影響，空氣潮濕，同時太陽輻射強烈，近地面空氣不斷受熱而上升，上層的冷空氣下沉，易形成強烈對流，所以多雷雨，甚至降冰雹。 而冬季由于受大陸冷氣團控制，空氣寒冷而干燥，加之太陽輻射弱，空氣不易形成劇烈對流，因而很少發生雷陣雨。但有時冬季天氣偏暖，暖濕空氣勢力較強，當北方偶有較強冷空氣南下，暖濕空氣被迫抬升，對流加劇，就會形成雷陣雨，出現所謂“雷打冬”的現象。
氣象專家還說，雷暴的產生不是取決于溫度本身，而是取決于溫度的上下分布。也就是說，冬天雖然氣溫不高，但如果上下溫差達到一定值時，也能形成強對流，產生雷暴。冬打雷在中國很少見，但在加拿大多倫多的冬天就經常出現 空氣極不穩定的時候，容易發生強烈的向上對流運動，而形成高聳的積雨云，云中充滿上上下下奔竄的水汽，就會產生靜電，云的上端會產生正電荷，云的下端會產生負電荷，地面又是正電荷，那么，正、負電荷之間有空氣作為絕緣體，若正、負電荷間的電壓差，大到可以沖破絕緣體的空氣，使空氣在瞬間膨脹爆炸、發熱發光，發光就是閃電，膨脹爆炸發出巨大聲響就是打雷。
雷電的含義
水滴破裂效應：云中水滴在高速氣流中作激烈運動，分裂成一些帶負電的較大顆粒和帶正電的較小顆粒，后者同時被上升氣流攜帶到高空，前者落在低空，這樣正負兩種電荷便在云層中被分離，這也就是造成90%的云層下部帶負電的原因。
吸電荷效應：由于宇宙射線或其它電離作用，大氣中存在正負離子，又因為空間存在電場，在電場力的作用下正負離子在云的上下層分別積累，從而使雷雨云帶電，又稱感應起電。
水滴凍冰效應：水滴在結冰過程中會產生電荷，冰晶帶正電荷，水帶負電荷，當上升氣流把冰晶上的水分帶走時，就會導致電荷的分離，而使雷雨云帶電。
溫差起電效應：實驗證明在冰塊中存在著正離子(H+)和負離子(OH-)，在溫度發生變化時，離子發生擴散運動并相互分離。積雨云中的冰晶和雹粒在對流的碰撞和摩擦運動中會造成溫度差異，并因溫差起電，帶電的離子又因重力和氣候作用而分離擴散，最后達到一定的動態平衡。
至于到底是由哪種效應，或者哪幾種效應共同作用的結果，科學界尚無定論，并且分歧很大。
目前，科學上的幾種解釋雷雨云帶電的理論，都是從物理角度入手，來解釋云是如何帶電這個物理現象的。至于到底是由哪種效應，或者哪幾種效應共同作用的結果，科學界尚無定論，并且分歧很大。
雷電的產生效應
紫外線光解水帶電效應：中國科學家的新觀點，從光化學反應角度來解釋這個物理現象：雷雨云帶電，是由于高空中的云朵受到<258nm的紫外線照射，發生光化學反應而伴隨產生的一個物理現象。
雷雨云中電荷產生的類似臭氧層中臭氧產生的原理。雷雨云的空間分布大約在1000米—10000米的高空，云團內部的主要物質為水(H2O)，隨著溫度和氣壓的不同，云中的水分為固態、液態、氣態，水的化學鍵為H—O—H,氫氧鍵的鍵能為463/(kJ/mol)=4.8ev(E=1240/λ),即波長<258nm的紫外線就能夠將氫氧鍵激發斷裂。
化學方程式為：H2O+hv(<258nm紫外線)→H+和OH-。
H—OH在被波長<258nm的紫外線照射激發時，原子鍵斷裂的`那一瞬間，H粒子奪取電子的能力遠弱于OH，所以，在斷裂時，H粒子失去電子變為H+，OH奪得電子變為OH-(臭氧層中，氧氣分子鍵被紫外線照射激發斷裂時，由于兩個氧原子奪取電子的能力相同，不存在帶電的問題)。
云團中的H+、OH-是極不穩定的(原因與臭氧層中O原子不穩定道理類似)，它們會迅速的與周圍的粒子發生反應形成穩定的粒子。有如下三種情況：
(H+)+(OH-)=H2O(電量中和)
(H+)+(H+)→H2+(帶正電)
(OH-)+(OH-)→H2O2-(帶負電)
帶正電荷的H2、H由于比重(密度)遠遠輕于云團中的水蒸氣(周圍環境)，它會迅速的向云朵的上方運動，并且一邊運動一邊將自身的正電荷帶到云朵的上方(導致云朵上方帶正電)。
帶負電荷的H2O2由于比重(密度)重于云團中的水蒸氣，它也會迅速的向云朵的下方運動，并且一邊運動一邊將自身的負電電荷帶到云朵的下方(導致云朵下方帶負電)。
最終結果是：
2H2O=H2+↑+H2O2-↓(<258nm紫外線照射條件下)
2H2O2=2H2O+O2(過氧化氫在自然界中極不穩定)
最終結果，使得云朵的上方顯正電，下方顯負電。
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