雷雲中不同部分之間聚集的(de)不同極性電荷，當積累到一(yī)定程度時，就會在雲的(de)不同部分之間、不同雲團之間以及雲團與地(dì)面之間産生很強的(de)電場，該電場的(de)強度平均可(kě)達幾千V/m,甚至高(gāo)達幾萬v/m。這麼強的(de)電位梯度足以把雲內(nèi)外的(de)大氣擊穿，而在雲與雲或雲與大地(dì)之間産生瞬間強火花放電，這就是閃電。
  關于閃電的(de)類型，若按形狀來分有(yǒu)線狀閃電、帶狀閃電、片狀閃電、聯珠狀閃電和(hé)球狀閃電。

線狀閃電是最常見的(de)，也是人們(men)了解最多的(de)。它可(kě)以發生在雲際，但更多的(de)是發生在雲地(dì)之間。線狀閃電可(kě)以擊到地(dì)面，也可(kě)能達不到地(dì)面。人們(men)看到的(de)像樹枝分叉的(de)線條亮(liàng)光，其實通常是着幹次線狀放電的(de)重合，隻不過人眼分辨不出來罷了。圖1.20(1)就是線狀閃電的(de)照片，它與其他閃電不同的(de)地(dì)方是線狀閃電具有(yǒu)特别大的(de)電流強度，平均可(kě)達幾十千安，少數甚至可(kě)以達到200-400kA。
   如(rú)果正巧有(yǒu)大風吹經閃電通道(dào)的(de)空間，線狀閃電的(de)幾次放電通道(dào)被吹得分開來，這樣人眼看起來，似乎閃電變寬了，這就是帶狀閃電，如(rú)圖1.20(2)所示。帶狀閃電的(de)帶寬通常大約在10m,一(yī)般比較少見。如(rú)果這種閃電擊到房屋的(de)話，可(kě)能引起大面積的(de)燃燒。
   片狀閃電有(yǒu)兩種情況，一(yī)種是線狀閃電被雲體擋住了，閃電的(de)光照亮(liàng)了上部的(de)雲，或者反射的(de)光映入人眼，這樣閃電就變成了片狀的(de)亮(liàng)光，另一(yī)種可(kě)能是出現在雲上部的(de)一(yī)種叢集的(de)或閃爍狀的(de)獨立放電，它經常是在雷雲強度已經減弱的(de)情況，降水趨于停止時才出現的(de)較弱放電現象

  聯珠狀閃電看起來好像一(yī)條在雲幕上滑行(xíng)的(de)，或穿出雲層而投向地(dì)面的(de)發光點連線，也好像是一(yī)串閃光的(de)珍珠項鍊，如(rú)圖1.20(3)所示，出現聯珠狀閃電的(de)情況極為(wèi)罕見，它幾乎都是在強雷暴中一(yī)次線狀閃電之後偶爾出現的(de)，關于聯珠狀閃電的(de)成因有(yǒu)各種不同的(de)說法，其中之一(yī)就是認為(wèi)它是一(yī)串球狀閃電。

   球狀閃電簡稱球閃，俗稱球雷或滾地(dì)雷，其外貌如(rú)圖1.20(4)所示，好像一(yī)團火球，直徑一(yī)般在幾厘米到幾十厘米 發出紅(hóng)色，黃色或藍色的(de)火花。并以每秒幾米的(de)速度在地(dì)面上數米高(gāo)作水平運動或呈跳躍式運動。球狀閃電的(de)生命史不長(cháng)，一(yī)般大約為(wèi)幾秒鐘到幾分鐘，随機(jī)性極大。有(yǒu)關它的(de)成因，各種解釋均不能完善說明其特性，故迄今為(wèi)止仍是自(zì)然界中的(de)一(yī)個“謎”，尚有(yǒu)待人們(men)進一(yī)步去(qù)調在研究。

  若從空間位置來分類，閃電又可(kě)分為(wèi)雲內(nèi)閃電、雲際閃電和(hé)雲地(dì)閃電。一(yī)般将雲內(nèi)閃電 和(hé)雲際閃電合稱方雲閃，它們(men)與人類的(de)關系不大。不過，随着航空航天事業的(de)發展，以及微電子(zǐ)技術的(de)廣泛應用，雲閃對于人類的(de)危害也逐漸增多，現在已經引起防雷工作者的(de)關注。至于雲地(dì)閃電，又簡稱地(dì)閃，俗稱落地(dì)雷，則與人類的(de)關系極為(wèi)密切，是防雷研究的(de)主要對象。

  在雷雲放電前，雲中霧狀水滴之間原本是絕緣的(de)。但是，當雷暴天氣的(de)大氣電場強度增大到10*4V/m 程度時就可(kě)以使大氣中的(de)電子(zǐ)獲得足夠的(de)動能來碰撞分子(zǐ)，使之電離(lí)，并産生新的(de)電子(zǐ)來參與撞擊電離(lí)作用，從而出現雪崩似的(de)現象，使空氣成為(wèi)良導電的(de)通道(dào)。在這個電離(lí)過程中，原子(zǐ)內(nèi)部的(de)電子(zǐ)在能級上的(de)躍遷還會發光，這些光子(zǐ)的(de)速度遠遠大于電子(zǐ)的(de)速度，它們(men)加速和(hé)擴大了空氣的(de)電離(lí)過程。這種發光的(de)導電氣體稱之為(wèi)“流光”或“汽柱”，它們(men)是閃電通道(dào)的(de)先驅，對閃電的(de)形成和(hé)發展至關重要。

  雲閃般是從正電荷中心區向下方負電荷中心區發出初始流光。當初始流光到達負電荷中心區時，從負電荷中心區發出不發光的(de)負流光，沿着初始流光的(de)通道(dào)反方向行(xíng)進，把兩個電荷中心聯通，以便完成放電過程。就在聯道(dào)的(de)這一(yī)瞬間，出現持續時間約為(wèi)1ns的(de)，作有(yǒu)明亮(liàng)發光的(de)強放電，它把初始流光輸送并儲存在通道(dào)中的(de)電荷全部中和(hé)掉，這稱之為(wèi)反沖流光過程。反沖流光的(de)傳播速度要比初始流光的(de)傳播速度高(gāo)兩個數量級，大約在l0的(de)8次方cm/s左右，峰值電流可(kě)達1000A一(yī)次強放電所中和(hé)的(de)電荷大約在0.5-35C左右。從地(dì)面上看到的(de)常是片狀閃電。

  至于地(dì)內(nèi)，一(yī)般先是雲中的(de)負電荷中心區與下層正電荷中心區之間的(de)強電場産生局部區域的(de)流光發展成雲閃後，使得負電荷區擴展到雷雲的(de)下部。然後雲下端與大地(dì)之間的(de)電場強度增大，緊鄰下端的(de)區域電場強度達到最大，于是總有(yǒu)一(yī)些地(dì)方的(de)空氣被擊穿，出現向下發展的(de)流光，繼面向下發展形成一(yī)段導電的(de)通道(dào)。在該通道(dào)的(de)前端有(yǒu)大量負電荷，該負電荷尖端下方電場強度最大，因而它又使附近的(de)大氣被擊穿導電和(hé)發光。這樣從雲的(de)下端伸向下方的(de)導電通道(dào)便逐步向下發展。這稱之為(wèi)梯級先導。它向下推進的(de)平均速度為(wèi)1.5 x10的(de)7次方cm/s。但每一(yī)梯級先導的(de)推進速皮要比這大得多，一(yī)般為(wèi)5xl0的(de)8次方cm/s左右，其長(cháng)度平均為(wèi)50m, 變化範圍在3-200m。

  梯級先導每向下推進一(yī)級都要間隔一(yī)級時間，以便把電荷輸送到前端，形成擊穿大氣所需要的(de)局部強電場。該間隔時間平均在50μs左右，變化範圍30-125pus。梯級先導的(de)通道(dào)直徑較大，一(yī)般在1-10m之間。梯級先導的(de)形狀總是一(yī)段段的(de)，是方向極不确定的(de)折線，并常帶有(yǒu)幾條分叉，随機(jī)性很大，而絕不是循着大氣電場的(de)方向垂直向下的(de)，這反映出造成空氣擊穿的(de)随機(jī)性。其擊穿

點和(hé)方向總是大氣中導電粒子(zǐ)較多的(de)局部區城，也可(kě)能是宇宙射線的(de)高(gāo)能粒子(zǐ)通過附近，為(wèi)擊穿創造了條件。

  梯級先導的(de)通道(dào)，除了前端帶有(yǒu)大量的(de)負電荷之外，通道(dào)裡還有(yǒu)導電離(lí)子(zǐ)。同時，雷雲中的(de)負電荷也被輸送到整個通道(dào)中，它攜帶的(de)電流大約為(wèi)100-200A經過多次放電、消失、再放電、再消失，梯級先導的(de)通道(dào)前端已經到達離(lí)地(dì)面很近(大約30-40m)的(de)距離(lí)，這時它的(de)趨向開始受地(dì)面物體的(de)影響。通道(dào)前端與地(dì)面物體之間形成很強的(de)大氣電場。由于地(dì)面周圍的(de)電荷可(kě)以因靜電感應而

大量集中到離(lí)先導前端較近的(de)地(dì)方來，這樣使之發生電擊穿。此時從
地(dì)物體沖出一(yī)股明亮(liàng)無比的(de)光性，沿省由梯級先導開辟的(de)、高(gāo)度電離(lí)的(de)通道(dào)向上竄，沖向雷雲，以完成一(yī)次回擊放電，如(rú)圖1.21 (1)所示。

  回擊常稱為(wèi)主放電政主閃擊，因為(wèi)這個放電差不多把雷雲輸送到整個先導通道(dào)中的(de)負電荷都中和(hé)完了。主放電的(de)電流最大值可(kě)達到10000A左右。由于導電通道(dào)是現存的(de)，所以回擊的(de)推進速度當然比梯級先導的(de)推進速度快得多，其平均速度大約為(wèi)5x10的(de)9次方cm/s，變化範圍在2x10的(de)9次方-2x10的(de)10次方cm/s。但是回擊通道(dào)的(de)直徑卻比梯級先導通道(dào)的(de)直徑小得多，平均隻有(yǒu)幾厘米，

變化範圍在0.1-2.3cm。它與內(nèi)電電流的(de)大小有(yǒu)關，而回擊通道(dào)的(de)溫度則可(kě)達到10000K數量級。

由于雲中帶電粒子(zǐ)是被絕緣的(de)空氣相互分隔的(de)，不能像地(dì)面上電荷那樣可(kě)以自(zì)由流動，因此一(yī)次回擊不可(kě)能将雷雲中的(de)電荷完全中和(hé)掉。這樣當第一(yī)次閃擊放電後，雲中電荷又通過形成導電通道(dào)、轉移電荷、重新聚集到負電荷中心。然後緊接着從雲端又伸出一(yī)條較暗的(de)光柱，沿着梯級先導開辟的(de)導電通道(dào)直沖下米，中間不再歇息，這稱之為(wèi)“直竄先導”，如(rú)圖1.21(2)所示。它帶着

大約1000A電流以大約1x10的(de)8次方-2.1x10的(de)9次方 (平均為(wèi)2.6x10的(de)8次方) cm/s的(de)速度沖向地(dì)面。由于導電通道(dào)是原有(yǒu)的(de)，所以直竄先導的(de)電流和(hé)速度都比梯級先導的(de)大。當它到達地(dì)面上空一(yī)定距離(lí)後，再次引發地(dì)面竄起的(de)回擊，于是出現第二次閃擊放電。

兩大相繼閃擊之間在雷雲中發生的(de)電過程如(rú)圖1.22所示。根據雷雲的(de)電荷量，可(kě)能還有(yǒu)第三次，第四次一(yī)-閃擊放電，實際觀測到的(de)次數最多的(de)達到42次。當然有(yǒu)些地(dì)區在某些情況下，閃電隻包含了一(yī)次閃擊放電，這稱之為(wèi)“單閃擊地(dì)閃”。相對的(de)多次閃擊放電則稱之為(wèi)多閃擊地(dì)閃”， 俗稱“多重雷擊。多閃擊地(dì)閃中各個閃擊間的(de)間隔時間平均為(wèi)50ms,變化範圍為(wèi)3ms-380ms一(yī)次地(dì)閃的(de)特續時間平均為(wèi)0.2s左右，變化範國(guó)為(wèi)0.01s-2s。後續的(de)各次放電情況基本上與第二次閃擊放電相似。第一(yī)次閃擊放電釋放的(de)總值可(kě)達幾萬焦耳。由于每次閃擊放電都要消耗雷雲中的(de)電荷，所以後續閃擊放電的(de)強度越來越弱，最後直至雷雲中的(de)電荷完全消耗為(wèi)止。

 

  主閃擊放電通道(dào)很小，閃電釋放的(de)能量大部分都用于加熱通道(dào)內(nèi)的(de)空氣柱上，使空氣的(de)溫度在幾微秒內(nèi)急劇上開到上萬攝氏度。溫度劇增造成通道(dào)內(nèi)的(de)氣壓猛增到100個大氣壓以上，于是空氣柱內(nèi)空氣急劇膨張。膨脹後溫度又很快下降，壓力又随之降低(dī)，因而空氣又急劇收縮，這樣空氣的(de)驟脹驟縮便形成沖擊波。該波向外傳播的(de)速度遠大于聲波，但很快就衰破下來，轉化成聲波，這就是伴随閃電的(de)雷聲。由于雲對雷聲的(de)多次反射，從面形成雷聲隆隆不斷。

  大氣中，光的(de)傳播速度遠遠大于聲波的(de)傳播速度，因此人們(men)總是先看到閃電面後才聽到雷聲。當閃電很遠時，聲波可(kě)能完全被衰破或折射，這樣就隻見閃電而不聞雷聲。聽不到雷聲的(de)遠處閃電，稱之為(wèi)閃電或遠閃，而聽得到雷聲的(de)閃電，通常則稱之為(wèi)雷暴或近雷暴。