雷电漫谈 江铭辉 五梦网
一、 一次雷电的能量
概略计算一次雷电的能量大约相当于十万个100瓦的电灯泡，连续照明1小时的能量，即1万度电。这些庞大的电能瞬间便成光、声、热等的能量，散逸于空中，无法加以利用，真是可惜。
二、 雷电的起因
雷电是指大气中的强烈放电现象。在夏季的雷雨天气，经常发生雷电现象象。它发生在二朵云之间或一朵云的内部，以及云与大地之间的正负电荷的放电，产生的亮光，我们称之闪电，闪电的电流很大，一般能达到几万安培，但是其持续的时间很短，一般只有几十微秒。空气经过放电作用急速地被加热、膨胀，因膨胀再被压缩产生冲击波的声音我们叫雷。雷的形成也是瞬间（不超过1秒钟），因此我们在近距离内听到的打雷声音，只听到一声的冲击声，至于我们会感觉打雷声音延续几秒钟，甚至于几分钟，原因是不断的连续火花放电（闪电），及在远距离发生的音波，因受各处空气中密度的不连续面，或反射在山中或云中，所以会听到连续的雷声。因此在远距离响的雷声是轰隆、轰隆的声音。（图1）
雷电对建筑物和其他设备尤其是电器设备的破坏十分巨大，所以需要安装避雷针或避雷器等保护这些建筑和电器设备的安全。
二、雷电的分类：
按雷电在空气中发生的部位，大概可分为云中（云的内部）、云间（二朵云之间）或云地（云和地上）之间的放电三大种类。云中放电占闪电的绝大多数，云地之间放电者则是对人类的生产和生活产生影响的主要形式。
在0℃时云内的水滴变成冰晶和过冷水滴（达0℃却来不及凝结就落下的水滴）。由于空气的密度不同，造成了空气对流，在这些水滴或冰晶摩擦碰撞的过程中产生电荷。云内出现相反电荷，正电荷向带负电荷放电，产生了云内闪电（in-cloud lightning）。风暴的放电就是这种类型。
2. 云间放电
云间放电很少看到，它在二个或更多完全的积雨云朵正负电荷的放电。
3. 云地之间放电
图2：雷雨云带电状况。云层的上部带大量正电，中下部带着大量的负电，最下面的底部有些微的正电。
在炎热的夏天，上升气流强盛，积云渐渐升至高空，发展成富有水滴的「积雨云」，云层内的水滴在内部气流的冲击下，形成带电状态，一般是云层的上部带大量正电，中下部带着大量的负电，最下面的底部有些微的正电（图2）。当云层靠近地面时又感应地面，使地面和它的建筑物、树木生了大量的正电。如果这时云层和大地之间的电压很强，它们之间的空气没有足够的绝缘，就会开始放出一道曲折的火花放电，我们叫闪电。闪电刚开始时，先由中下部的的负电和底部的正电开始放电，称为「先导闪电」(图3) (step leader)，先导闪电并不很光亮，但速度很快。它会前进约 50 公尺，然后暂短的停止，之后再改变方向前进、暂停。这个过程会重复许多次，形成一条曲折的路径，它充满着负电，高速移动的电子会把空气电离化，使这条路径能够导电。当「先导闪电」接近地面时形成了很强的电场，使地面大量的正电荷上升，跟路径中的负电中和，在放电的过程中释放出巨大能量，这便是「回返闪击」(returning stroke) (图4)。由于「回返闪击」比「先导闪电」光亮得多，所以我们看见的闪电原来是由地下向天空的放电过程！「回返闪击」才是强光、热能和巨响的源头。当「回返闪击」消失后，在一段极短的时间后，云层会再次发出「先导闪电」；但这一次的「先导闪电」并不会在中途暂停，而且会沿着「回返闪击」所走的路而行。这个过程会重复许几次，甚至几十次。
图3：由乌云内部的中下层负电和最底部的正电相互作用，产生闪光，叫「先导闪电」。
图4：当「先导闪电」接近地面时，地面大量的正电荷上升，跟路径中的负电中和，释放出巨大能量，这便是「回返闪击」
（本篇参考维基百科，自由的百科全书的闪电和张启聪先生的雷电的成因。）
三、打雷的原因
1. 闪电后的雷声
闪电后接着是雷声，这是由于急速放电所产生的高热使空气剧烈膨胀而发出之爆震。通常雷声是非常尖锐的，会使人有非常不舒服的感觉。
2. 与雷电的距离
实际上，我们所看到的闪电以光的速度传给我们，而光在空气中走的速度是很快，差不多一秒钟就走三十万公里（地球的7圈半）。也就是说，我们所见到的闪电，是当它们发生以后的一剎那，即几万分之一秒，就到达我们的眼睛。但是我们听见的电声，它虽然和闪电几乎是同时发生，但传到我们耳朵裹，就会迟一些。这是因为声音在空气中传送的速度每秒钟只有三百三十公尺左右。
因此我们可以用看到闪电以后，几秒钟才听到雷声，来测闪电与我们的距离。譬如：一个放电中心如果距离我们只有一公里远，也得在三秒钟以后，我们才会听到，如果有十公里远，就得在三十秒钟以后才能听到!
又如，一次强烈的雷暴，在闪电半秒钟内就听到雷生，闪电就在我们附近二百公尺范围以内，这是很危险的。但是如果听到雷声已在看到闪电之后好几秒钟，那表示放电离我们有好百公尺甚至好几千公尺了，这时我们就比较安全了。
四、避雷针
1. 避雷针的原理
尖锐的物体比钝的物体容易导电或放电快捷。云层带电时，经过直立避雷针的尖端而无声、无息地放电，其效果甚佳。避雷针可安装在各种建筑物和高的烟囱上，其下端必须连接一条粗的导线。并将导线接上金属盘（一般是铜板），将它埋入潮湿的土壤中，。尝闪电击中避雷针时，可安全地将闪电导入将地下，因而保障了建筑物的安全（图5）。
图5：避雷针的装置与原理
2. 避雷针的发明
五、如何避免遭受雷击？
外出时如何避免遭受雷击？雷电是常见的自然现象避免雷击应当做到：
1．在外出时遇到雷雨天气，要及时躲避，不要在空旷的野外停留。户内较户外安全。但千万要应避免太靠近室内的壁炉，因为闪电通常会击倒烟囱（房屋的最高部位），进入室内，最后与壁炉物接触。
倘若汽车的顶盖是封闭的，则车内即为一安全避雷场所。当闪电袭击车子时，外围金属构架传导电流，不致危害乘坐人员。现代的金属飞机是非常安全的。即使飞入雷雨之中，被雷电击到时，亦不会发生意外。船只特别是帆船，在海上易被袭击，事实上任何海平面上的突出物，都可能遭受电击，但全金属的轮船则甚安全，因金属为电流构成一条通路。
2．雷电交加时，如果在空旷的野外无处躲避，应该尽量寻找低凹地（如土坑）藏身，或者立即下蹲、双脚并拢、双臂抱膝、头部下俯，尽量降低身体的高度。如果手中有导电的物体（如铁锹、金属杆雨伞），要迅速抛到远处，千万不能拿着这些物品在旷野中奔跑，否则会成为雷击的目标。
3．特别要小心的是，遇到雷电时，一定不能到高耸的物体（如旗杆、大树、烟囱、电杆）下站立；这些地方最容易遭遇雷击危险。
4. 别拿手机和雨伞……等等
5. 孤立的大树下面或钢架桥梁的一端躲雨，是十分危险的闪电时常沿大树的枝干而下，使在下面躲避的人遭受雷挚，以致因而受伤或死亡。这一类的物体好像一只不良的避雷针。引来大量的电荷而不能疏导到大地，同样的道理在雷雨中携带尖锐的金属物体，或运转机械设备也都不安全。
6. 闪电使人受伤的原因是：闪电所生的极度高热，能使空气剧烈膨胀而造成一股压力颇大的爆炸，会把人吹击至数呎之远，以致受伤。电击能使动脉及心脏突然收缩，而四肢的肌肉亦作剧烈的抽搐。假如遭雷击后，尚有一线生命的希望，应立即施行人工呼吸，以驱使血液从肺部流同心脏，而使之恢复心动。