雷电不是云层摩擦出来的——科学小舟新科学揭示雷电产生的真正本质
引言:闪电真的是云朵“摩擦生电”吗?
夏季的低纬度地区,雷电是较为常见的现象;高纬度的冬季下雪,也可能发生雷电现象,即“雷雪”,不过发生机会相当微小;在严重的火山爆发或是原子弹爆炸产生蘑菇云中,空中也可能发生闪电现象。一般的雷电是指与云有关的闪电现象,按其发生的部位,大概可分为云中、云间或云地之间三大形式,其中云中放电占闪电的绝大多数,而对人类的生产和生活能产生较大影响的则是云地之间的放电。
闪电是“强放电现象”,这一点《科学小舟新科学》与现代大气科学并无分歧。但认识雷电的关键,却不在于认识到“闪电就是强放电现象”即可,而在于是否弄清楚“云中电荷”的产生原因——而恰恰是在这个根本问题上,现代科学给出的答案走错了方向。
一、对当代雷电成因的批判:摩擦生电的死穴
现代科学对雷电成因最有代表性的解释有“静电感应假说”和“极化假说”等。静电感应假说认为:在很强的上升气流下,小水滴在抬升的过程中被冷却至零下10度到零下20度,这些过冷的小水珠会和冰晶相碰撞产生柔软的冰水混合物——软雹,这些碰撞会使冰晶带有正电、软雹带有负电;此时上升气流会继续将较轻的冰晶(带正电)抬升,冰雹则因较重而落至云的中下层,进而造成云层上半部带正电、下半部带负电的电荷分离现象,此电荷分离过程使云间的电位差不断增加,直到足以释放而形成闪电。极化假说的极化机制则分为两个部分:掉落中的冰晶和小水珠通过地球的环境电场会产生电极化的现象,碰撞中的冰粒会因静电感应而带电。
所有这些假说虽然情节都有“合理”的成分,但它们都有一个共同点——都存在一个“摩擦生电”的过程,这是这些理论的最根本的缺陷。如果静电是产生于云朵的摩擦,那么就无法解释电荷为何会分离的原因,以及电荷如何要在分离后才结合再放电呢?(干脆直接放电就算了)虽然宇宙中的物理现象成因可以是多方面的,不排除中性的水汽摩擦后可以带电并在很特殊的条件下可以做到电荷的分离,但科学小舟认为这种情况只有在非常特殊的情况下才会出现,所以雷电作为一种常见的现象,其主要成因必定不会是这样的。
现代许多理论之所以没办法正确地解释雷电的成因,究其原因不在于对云雨与雷电现象是否具备足够多的观察,而在于是否具备坚实的科学基础(电学基础)。没有正确基础的假说就如去建设一座空中楼阁一样虚幻,也由此可见具备正确的基础科学在科学研究中具有的重大意义。
二、雷电的真正根源:地球核心空度的泄漏
要理解雷电的真正成因,必须先建立两个基础认识:第一,地球就是“空度核心与构造粒子”的结构;第二,根据科学小舟第七定律,空穴的层次是立体的,地球的空穴既是热子的空穴,也是电子的空穴……地球核心空度的扩散一般也就同时包含了热量和电荷以及磁性的扩散。
如果将通常状态下的地面作为不带电(电荷的中性),那么核心空度将电子空度泄漏到地面的某地点上,则该地点就可以看作是带正电的空间(负密度电子含量区为正电,正电即为电子的空穴区)。当地心的电子空度(一般伴随热子的空度)外泄至地表面的时候,这地面就不再是电中性的了(带正电荷)。电子的空度穿过地壳后还会继续向外空扩散,当地面的正电荷足够大,且又遇到其它地方突然快速飘过来的有足够中性的云朵,就有可能造成地表空间与云朵空间存在足够大的电子动压密度差,若云朵与地表间存在的电子动压密度差(即电压)达到一定的数值时,则会击穿空气介质激烈放电——这就是云地放电的一种闪电现象。
地面正电,是所有闪电方式产生的根本原因。
三、云地放电的两种形式
由地面正电衍生出的云地放电有两种形式:
第一种是“地面正电闪电”。它的产生一般具备三个条件:其一,地表带的正电荷非常强劲(即电子动压密度非常小);其二,天上的云朵有足够的“中性”;其三,云与地面之间的空间(相对)电阻较小,适合电的传导。其中第一个条件是关键——如果地表所带的正电荷足够强大,甚至可以出现“晴天霹雳”的闪电现象(没有云朵的闪电现象)!
第二种是“地面中性闪电”。这种闪电产生的原因根源还是地球空度核心的扩散,不存在摩擦生电的情况。与上一种云地放电的情况不同,这里的地心空度在地表泄漏口放电比较温和,能让电子空度的扩散逐渐扩散到地表泄漏口上方的云朵,使得云朵也带起了正电,之所以不会激烈的放电,是因为这里的地表与云朵之间的空间的电阻较大。而当带正电的云朵被吹离原来的地表空间后,如果到达的下方地表为中性、且云地间的空间的电阻较小,那么也会产生闪电现象——原因是,虽然可能云地空间的电压差没有在地表原始泄漏口处的大,但由于空间的电阻小至可以被较小电压击穿,所以就产生了闪电现象了。
四、云间放电与云中放电:同一原理的不同距离
云间的放电,其实就是隔了一层次的“地面正电、云朵中性的放电”的放电现象。也就是说,首先是地表正电荷“温和”地传递给其上的云朵,然后再由这个带正电的云朵在合适的条件下去完成激烈放电(闪电)的现象。
“云中放电”的原理其实与“云间放电”的原理是一样的,所谓的“云间”和“云中”,只不过是放电的距离的不同而已。当地表泄漏口的电子空度不足,或者其上的云层量非常厚重,以致其上的云层不能被全部电化形成相同或基本相同空度(电压)的正电荷,这种情况下就极易产生近距离放电的现象,因为云中近距离就存在足够大的电压差。云朵全部或基本全部被电化成正电荷后遇到“中性云”,表现出的就是“云间放电”;当云朵被电化所占的比例较小,则就会发生“云中放电”现象。
结语:雷电,从大地深处来
雷电的电荷源头不在云层,而在大地深处。地球核心空度的泄漏,让大地成为雷电真正的“电源”;云朵只是被动的参与者,是放电的“舞台”。理解了这一点,也就理解了为什么火山爆发、核爆蘑菇云中也能产生闪电——因为那里同样存在着空度泄漏与电荷分布改变的条件。科学小舟新科学用“地面正电”这一个根源,统一解释了云地、云间、云中三大类闪电现象,这正是本质科学的力量所在。
