雷云中不同部分之間聚集的不同極性電荷，當(dāng)積累到一定程度時(shí)，就會(huì)在云的不同部分之間、不同云團(tuán)之間以及云團(tuán)與地面之間產(chǎn)生很強(qiáng)的電場(chǎng)，該電場(chǎng)的強(qiáng)度平均可達(dá)幾千V/m,甚至高達(dá)幾萬(wàn)v/m。這么強(qiáng)的電位梯度足以把云內(nèi)外的大氣擊穿，而在云與云或云與大地之間產(chǎn)生瞬間強(qiáng)火花放電，這就是閃電。
  關(guān)于閃電的類型，若按形狀來(lái)分有線狀閃電、帶狀閃電、片狀閃電、聯(lián)珠狀閃電和球狀閃電。

線狀閃電是最常見(jiàn)的，也是人們了解最多的。它可以發(fā)生在云際，但更多的是發(fā)生在云地之間。線狀閃電可以擊到地面，也可能達(dá)不到地面。人們看到的像樹(shù)枝分叉的線條亮光，其實(shí)通常是著干次線狀放電的重合，只不過(guò)人眼分辨不出來(lái)罷了。圖1.20(1)就是線狀閃電的照片，它與其他閃電不同的地方是線狀閃電具有特別大的電流強(qiáng)度，平均可達(dá)幾十千安，少數(shù)甚至可以達(dá)到200-400kA。
   如果正巧有大風(fēng)吹經(jīng)閃電通道的空間，線狀閃電的幾次放電通道被吹得分開(kāi)來(lái)，這樣人眼看起來(lái)，似乎閃電變寬了，這就是帶狀閃電，如圖1.20(2)所示。帶狀閃電的帶寬通常大約在10m,一般比較少見(jiàn)。如果這種閃電擊到房屋的話，可能引起大面積的燃燒。
   片狀閃電有兩種情況，一種是線狀閃電被云體擋住了，閃電的光照亮了上部的云，或者反射的光映入人眼，這樣閃電就變成了片狀的亮光，另一種可能是出現(xiàn)在云上部的一種叢集的或閃爍狀的獨(dú)立放電，它經(jīng)常是在雷云強(qiáng)度已經(jīng)減弱的情況，降水趨于停止時(shí)才出現(xiàn)的較弱放電現(xiàn)象

  聯(lián)珠狀閃電看起來(lái)好像一條在云幕上滑行的，或穿出云層而投向地面的發(fā)光點(diǎn)連線，也好像是一串閃光的珍珠項(xiàng)鏈，如圖1.20(3)所示，出現(xiàn)聯(lián)珠狀閃電的情況極為罕見(jiàn)，它幾乎都是在強(qiáng)雷暴中一次線狀閃電之后偶爾出現(xiàn)的，關(guān)于聯(lián)珠狀閃電的成因有各種不同的說(shuō)法，其中之一就是認(rèn)為它是一串球狀閃電。

   球狀閃電簡(jiǎn)稱球閃，俗稱球雷或滾地雷，其外貌如圖1.20(4)所示，好像一團(tuán)火球，直徑一般在幾厘米到幾十厘米 發(fā)出紅色，黃色或藍(lán)色的火花。并以每秒幾米的速度在地面上數(shù)米高作水平運(yùn)動(dòng)或呈跳躍式運(yùn)動(dòng)。球狀閃電的生命史不長(zhǎng)，一般大約為幾秒鐘到幾分鐘，隨機(jī)性極大。有關(guān)它的成因，各種解釋均不能完善說(shuō)明其特性，故迄今為止仍是自然界中的一個(gè)“謎”，尚有待人們進(jìn)一步去調(diào)在研究。

  若從空間位置來(lái)分類，閃電又可分為云內(nèi)閃電、云際閃電和云地閃電。一般將云內(nèi)閃電 和云際閃電合稱方云閃，它們與人類的關(guān)系不大。不過(guò)，隨著航空航天事業(yè)的發(fā)展，以及微電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，云閃對(duì)于人類的危害也逐漸增多，現(xiàn)在已經(jīng)引起防雷工作者的關(guān)注。至于云地閃電，又簡(jiǎn)稱地閃，俗稱落地雷，則與人類的關(guān)系極為密切，是防雷研究的主要對(duì)象。

  在雷云放電前，云中霧狀水滴之間原本是絕緣的。但是，當(dāng)雷暴天氣的大氣電場(chǎng)強(qiáng)度增大到10*4V/m 程度時(shí)就可以使大氣中的電子獲得足夠的動(dòng)能來(lái)碰撞分子，使之電離，并產(chǎn)生新的電子來(lái)參與撞擊電離作用，從而出現(xiàn)雪崩似的現(xiàn)象，使空氣成為良導(dǎo)電的通道。在這個(gè)電離過(guò)程中，原子內(nèi)部的電子在能級(jí)上的躍遷還會(huì)發(fā)光，這些光子的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電子的速度，它們加速和擴(kuò)大了空氣的電離過(guò)程。這種發(fā)光的導(dǎo)電氣體稱之為“流光”或“汽柱”，它們是閃電通道的先驅(qū)，對(duì)閃電的形成和發(fā)展至關(guān)重要。

  云閃般是從正電荷中心區(qū)向下方負(fù)電荷中心區(qū)發(fā)出初始流光。當(dāng)初始流光到達(dá)負(fù)電荷中心區(qū)時(shí)，從負(fù)電荷中心區(qū)發(fā)出不發(fā)光的負(fù)流光，沿著初始流光的通道反方向行進(jìn)，把兩個(gè)電荷中心聯(lián)通，以便完成放電過(guò)程。就在聯(lián)道的這一瞬間，出現(xiàn)持續(xù)時(shí)間約為1ns的，作有明亮發(fā)光的強(qiáng)放電，它把初始流光輸送并儲(chǔ)存在通道中的電荷全部中和掉，這稱之為反沖流光過(guò)程。反沖流光的傳播速度要比初始流光的傳播速度高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，大約在l0的8次方cm/s左右，峰值電流可達(dá)1000A一次強(qiáng)放電所中和的電荷大約在0.5-35C左右。從地面上看到的常是片狀閃電。

  至于地內(nèi)，一般先是云中的負(fù)電荷中心區(qū)與下層正電荷中心區(qū)之間的強(qiáng)電場(chǎng)產(chǎn)生局部區(qū)域的流光發(fā)展成云閃后，使得負(fù)電荷區(qū)擴(kuò)展到雷云的下部。然后云下端與大地之間的電場(chǎng)強(qiáng)度增大，緊鄰下端的區(qū)域電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到最大，于是總有一些地方的空氣被擊穿，出現(xiàn)向下發(fā)展的流光，繼面向下發(fā)展形成一段導(dǎo)電的通道。在該通道的前端有大量負(fù)電荷，該負(fù)電荷尖端下方電場(chǎng)強(qiáng)度最大，因而它又使附近的大氣被擊穿導(dǎo)電和發(fā)光。這樣從云的下端伸向下方的導(dǎo)電通道便逐步向下發(fā)展。這稱之為梯級(jí)先導(dǎo)。它向下推進(jìn)的平均速度為1.5 x10的7次方cm/s。但每一梯級(jí)先導(dǎo)的推進(jìn)速皮要比這大得多，一般為5xl0的8次方cm/s左右，其長(zhǎng)度平均為50m, 變化范圍在3-200m。

  梯級(jí)先導(dǎo)每向下推進(jìn)一級(jí)都要間隔一級(jí)時(shí)間，以便把電荷輸送到前端，形成擊穿大氣所需要的局部強(qiáng)電場(chǎng)。該間隔時(shí)間平均在50μs左右，變化范圍30-125pus。梯級(jí)先導(dǎo)的通道直徑較大，一般在1-10m之間。梯級(jí)先導(dǎo)的形狀總是一段段的，是方向極不確定的折線，并常帶有幾條分叉，隨機(jī)性很大，而絕不是循著大氣電場(chǎng)的方向垂直向下的，這反映出造成空氣擊穿的隨機(jī)性。其擊穿

點(diǎn)和方向總是大氣中導(dǎo)電粒子較多的局部區(qū)城，也可能是宇宙射線的高能粒子通過(guò)附近，為擊穿創(chuàng)造了條件。

  梯級(jí)先導(dǎo)的通道，除了前端帶有大量的負(fù)電荷之外，通道里還有導(dǎo)電離子。同時(shí)，雷云中的負(fù)電荷也被輸送到整個(gè)通道中，它攜帶的電流大約為100-200A經(jīng)過(guò)多次放電、消失、再放電、再消失，梯級(jí)先導(dǎo)的通道前端已經(jīng)到達(dá)離地面很近(大約30-40m)的距離，這時(shí)它的趨向開(kāi)始受地面物體的影響。通道前端與地面物體之間形成很強(qiáng)的大氣電場(chǎng)。由于地面周?chē)碾姾煽梢砸蜢o電感應(yīng)而

大量集中到離先導(dǎo)前端較近的地方來(lái)，這樣使之發(fā)生電擊穿。此時(shí)從
地物體沖出一股明亮無(wú)比的光性，沿省由梯級(jí)先導(dǎo)開(kāi)辟的、高度電離的通道向上竄，沖向雷云，以完成一次回?fù)舴烹姡鐖D1.21 (1)所示。

  回?fù)舫７Q為主放電政主閃擊，因?yàn)檫@個(gè)放電差不多把雷云輸送到整個(gè)先導(dǎo)通道中的負(fù)電荷都中和完了。主放電的電流最大值可達(dá)到10000A左右。由于導(dǎo)電通道是現(xiàn)存的，所以回?fù)舻耐七M(jìn)速度當(dāng)然比梯級(jí)先導(dǎo)的推進(jìn)速度快得多，其平均速度大約為5x10的9次方cm/s，變化范圍在2x10的9次方-2x10的10次方cm/s。但是回?fù)敉ǖ赖闹睆絽s比梯級(jí)先導(dǎo)通道的直徑小得多，平均只有幾厘米，

變化范圍在0.1-2.3cm。它與內(nèi)電電流的大小有關(guān)，而回?fù)敉ǖ赖臏囟葎t可達(dá)到10000K數(shù)量級(jí)。

由于云中帶電粒子是被絕緣的空氣相互分隔的，不能像地面上電荷那樣可以自由流動(dòng)，因此一次回?fù)舨豢赡軐⒗自浦械碾姾赏耆泻偷簟＿@樣當(dāng)?shù)谝淮伍W擊放電后，云中電荷又通過(guò)形成導(dǎo)電通道、轉(zhuǎn)移電荷、重新聚集到負(fù)電荷中心。然后緊接著從云端又伸出一條較暗的光柱，沿著梯級(jí)先導(dǎo)開(kāi)辟的導(dǎo)電通道直沖下米，中間不再歇息，這稱之為“直竄先導(dǎo)”，如圖1.21(2)所示。它帶著

大約1000A電流以大約1x10的8次方-2.1x10的9次方 (平均為2.6x10的8次方) cm/s的速度沖向地面。由于導(dǎo)電通道是原有的，所以直竄先導(dǎo)的電流和速度都比梯級(jí)先導(dǎo)的大。當(dāng)它到達(dá)地面上空一定距離后，再次引發(fā)地面竄起的回?fù)簦谑浅霈F(xiàn)第二次閃擊放電。

兩大相繼閃擊之間在雷云中發(fā)生的電過(guò)程如圖1.22所示。根據(jù)雷云的電荷量，可能還有第三次，第四次一-閃擊放電，實(shí)際觀測(cè)到的次數(shù)最多的達(dá)到42次。當(dāng)然有些地區(qū)在某些情況下，閃電只包含了一次閃擊放電，這稱之為“單閃擊地閃”。相對(duì)的多次閃擊放電則稱之為多閃擊地閃”， 俗稱“多重雷擊。多閃擊地閃中各個(gè)閃擊間的間隔時(shí)間平均為50ms,變化范圍為3ms-380ms一次地閃的特續(xù)時(shí)間平均為0.2s左右，變化范國(guó)為0.01s-2s。后續(xù)的各次放電情況基本上與第二次閃擊放電相似。第一次閃擊放電釋放的總值可達(dá)幾萬(wàn)焦耳。由于每次閃擊放電都要消耗雷云中的電荷，所以后續(xù)閃擊放電的強(qiáng)度越來(lái)越弱，最后直至雷云中的電荷完全消耗為止。

 

  主閃擊放電通道很小，閃電釋放的能量大部分都用于加熱通道內(nèi)的空氣柱上，使空氣的溫度在幾微秒內(nèi)急劇上開(kāi)到上萬(wàn)攝氏度。溫度劇增造成通道內(nèi)的氣壓猛增到100個(gè)大氣壓以上，于是空氣柱內(nèi)空氣急劇膨張。膨脹后溫度又很快下降，壓力又隨之降低，因而空氣又急劇收縮，這樣空氣的驟脹驟縮便形成沖擊波。該波向外傳播的速度遠(yuǎn)大于聲波，但很快就衰破下來(lái)，轉(zhuǎn)化成聲波，這就是伴隨閃電的雷聲。由于云對(duì)雷聲的多次反射，從面形成雷聲隆隆不斷。

  大氣中，光的傳播速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于聲波的傳播速度，因此人們總是先看到閃電面后才聽(tīng)到雷聲。當(dāng)閃電很遠(yuǎn)時(shí)，聲波可能完全被衰破或折射，這樣就只見(jiàn)閃電而不聞雷聲。聽(tīng)不到雷聲的遠(yuǎn)處閃電，稱之為閃電或遠(yuǎn)閃，而聽(tīng)得到雷聲的閃電，通常則稱之為雷暴或近雷暴。