闪电为什么为树状(闪电为什么是树枝状的)

闪电大家应该都不陌生,电影电视剧里将有大事要发生时经常风云突变,电闪雷鸣;而亲眼见到闪电的人应该也很多。闪电总是伴随着炫目的光线和剧烈的雷声,把人吓得肝颤,另一方面,呈树杈形状的闪电又是那么的美,成为许多摄影爱好者追逐的景象。

学过中学物理的都知道,放电过程是走最短路径的,显然高空云层放电距离地面最短的路径是直线,那么为什么闪电不是直直的一条线从天上到地下,而是像树杈一样呢?

其实道理很简单,我们先看看闪电是如何发生的。闪电是当带异性电荷的云层靠近时,或者带电云层与地面之间因为正负电荷形成了强大电势差,将空气击穿而发生的瞬间放电现象。闪电一般伴随雷声,那是放电时发出的声音。

但其实闪电不总是树杈形状的。

如上面所说,闪电在云层之间也会发生,带电云层一般在上端聚集正电荷,下端聚集负电荷;再与另外一片带电云层相遇时就会发生云间闪电,也就是霹雳。这种霹雳会在一大片云层中爆发,放电产生的巨大强光让整个地区一片通明,这就是片状闪电。另外,有时候云间闪电会在又高又尖的物体顶端形成环状,并发出明亮的红色。在暴风雨的海上容易见到,会在帆船的桅杆顶端出现,于是被古代海员看作是海神的保护而被称为“圣艾尔摩之火”。此外还有感觉诡异的球状闪电。

而树杈形状的闪电常见于云层对地面的放电,当下端聚集大量负电荷的云层在空中飘动的同时,地面上聚集的大量正电荷也在随着云层移动,二者一直在寻找合适的途径而联通形成放电,而这个途径一般都是地面物体的尖端,比如塔尖,树顶,伞尖甚至是小草的尖端。

当云层与地面间的强大电势差击穿了空气——实质上是将空气电离了,这时候空气就变成了带电的电离空气和中性空气,电离空气就成为电流的通道。因为电离气体和中性气体界限不稳定,两种气体“交融”,闪电就形成了树杈的形状,就像把两种不同的液体互相渗透一样。想象一下把墨水倒入清水中的样子。

当第一次闪电发生后,也就是云层中的负电荷和地面的正电荷建立了一个连接通道后,会形成一个“回击”现象,也就是其他树杈中的电流会迅速的回到这个最短的连接通道而释放到地面,这样树杈状闪电中的某一条就会变得更粗更亮,其他树杈则会迅速变小消失不会继续延伸。但其实闪电很窄,大概在2毫米到100毫米之间,只是明亮的光亮让它们看起来很粗很粗。