闪电和雷声是怎么形成的，闪电释放的能量有多大

导语：闪电和雷声是怎么形成的？其实闪电的形成源于云层内部的强烈对流运动，云层内部的水汽和冰粒在碰撞摩擦的过程中产生静电荷，当这些静电荷积累到一定程度时，就会产生放电现象，形成闪电 。而雷声则是由于闪电放电时产生的极端高温使空气急速膨胀，形成激波，当激波传播到地面时产生的声音震动，那么闪电释放的能量有多大？下面就去了解一下！
闪电和雷声是怎么形成的
在美国 ， 大多数年份闪电造成的与风暴有关的死亡人数仅次于洪涝排在第二位 。虽然报道的美国每年因闪电而死亡的人数约为60人，但还有一些没被报道的 。据估计，美国每年死于闪电的人数高达100人 ， 而受伤的人数可能超过1000人 。对洪水、龙卷风和飓风会发布常规的监视、警报和预报，为什么对闪电却没有这些呢?原因是闪电发生的地理位置太广、发生频率太高 。每年闪电要击中地面数千万次，由于闪电分布太广、发生频率太高，因此不可能为每个人对每一次闪电都发布警报 。
【闪电和雷声是怎么形成的，闪电释放的能量有多大】由于这个原因 ， 闪电成为许多人一年中可能遇到的最为危险的天气灾害 。一个风暴只有当听到其雷声后才能被认为是雷暴，因为雷是由闪电产生的，所以闪电是同时出现的 。闪电与在干燥天气时触摸金属物体时的电击现象相似，但强度却有天壤之别 。在大的积雨云形成过程中，不同的部分会有充电发生，这意味着在云的发展过程中有些部分充负电，其他部分充正电 。
闪电的目的就是通过从负电区域向正电区域电流的流动(反之亦然)使这种充电差异得以平衡 。因为空气是电的不良导体(好的绝缘体),所以在闪电发生前的电位差(充电差异)很大 。最常见的闪电类型发生在云内带有相反电荷的区域或带有相反电荷的云之间 。大约所有闪电的80%属于这一类型，通常称为片状闪电，因为它可以在闪电发生时因扩散而照亮一片云区 。片状闪电不是闪电的唯一形式，而是在闪光受到云的遮挡时的普通闪电 。第二种闪电，即发生在云与地球表面之间的放电才是最为壮观的闪电 。这种云地闪电约占所有闪电的20%,是最具破坏性和最危险的闪电形式 。
闪电发生的原因
虽然闪电发生的原因并不完全清楚 ， 但由于闪电主要发生在积雨云最为强盛的成熟阶段，所以云中充电的起因一定取决于云内快速垂直运动 。在中纬度地区，这类高大云体的形成主要发生在夏季，这也说明为什么很少在冬季看到闪电 。另外，在云发展到5千米高度以上之前闪电也很少发生 ， 因为在5千米这一高度之上才足够冷而开始产生冰晶 。有些云物理学家认为，云不同部位的充电出现在冰珠形成过程中 。
实验表明，随着雨滴的冻结，带正电的离子开始集中在云滴较冷的区域，而带负电的离子则集中到较暖的区域 。因此，当一个云滴从外向内冻结时，冰壳就带正电而内部带负电 。随着内部开始冻结 ， 云滴膨胀使外壳破碎 。带正电的小碎冰片由扰动气流携带往上运动，而相对较重的云滴主要携带着它们的负电荷向云底运动 。
结果，积雨云的上部带有正电离子而下部几乎全是负电离子 。随着云的移动，通过负电粒子的排斥作用 ， 带负电的云底直接改变了地面的带电状况 。因此，云下方的地面获得净的正电荷 。这些带电差异在闪电放电之前可积累到数百万甚至上亿伏，云内负电荷区通过频繁电击地面，或者在云内及在相邻云的正电荷区之间放电，分别形成地闪、云闪和云间闪等闪电现象 。
雷击
云地闪电(地闪)最受关注且已有详细的研究 。高速照相机在这些研究中起了很大作用 。这些照片显示，我们看到的闪电实际上是几个云和地表之间非常快的电击 。我们将持续近十分之一秒、以明亮条纹表现出来的总放电称为闪电 。组成每一次闪电的单个成分称为雷击，每次雷击间隔约50毫秒(1毫秒=1/1000秒),通常每次闪电有3～4次雷击 。当闪电光闪烁时，是因为你的眼睛识别出了组成这一放电现象的单个雷击 。
此外，每一次雷击有一个向下传播的先导 ， 其后紧跟着一个明亮的回程雷击 。当靠近云底的电场在其下部释放出电子时，空气立即就被电离化 。一旦空气被电离化就会形成一个半径约10厘米、长约50米的导电通道，这一通道称为先导 。在这一过程中 ， 云底移动的电子开始向下流动进入这一通道 。这一电流增大了导管前部的电压，进而使导电通道在进一步电离化过程中继续延伸 。因为这一最初的通道向地面的延伸是在短时间内发生且肉眼几乎看不见的，这一延伸称为先导闪电 。
一旦这一通道接近地面，地面的电场就会使剩余的通道电离化 。随着通道的完成，沿着通道储存的电子就开始向下流动 ， 初始电流就在地面附近开始形成 。随着导电通道低端的电子向地球运动，连续排列在通道内的位置更高的电子开始向下移动 。因为电流通道是连续向上延伸的，所以与此相应的放电被称为返回雷击 。随着回击波锋向上移动，储存于通
道内的负电荷可以有效地使负电充电降低到地面 。这一增强的回击照亮了传导路径并使云的最底部几千米放电 。在这一阶段，数以万计库伦的负电荷到达地面 。第一次雷击通常紧跟着好几个雷击，这些雷击显然会从云内较高部位带出电荷 。每个后续的雷击是从直窜先导开始，可使传导通道再次电离并在云与地面之间产生电位 。直窜先导是连续的且比阶梯式先导分叉少 。当两次电击之间的电流停止间隔超过0.1秒时 ， 下面的电击将由阶梯先导开始 ， 其传导路径将与初始的雷击不一样 。由三到四个雷击构成的每个闪电的总时间约为0.2秒 。
雷声
闪电造成的放电立即使闪电通道周围的空气过热，即在1秒不到的时间内使温度升高到约33000℃ 。当空气如此之快地被加热，就会产生爆炸性的膨胀并产生声波 ， 这就是我们听到的所谓雷 。因为闪电和雷是同时产生的，这就有可能估计雷击的距离 。闪电是可以立即看到的 ， 但听到雷声要迟一些，因为声波的传播速度相对较慢，约330米/秒 。如果在闪电5秒之后听到雷声，那么闪电应发生在约1650米远的地方 。
我们听到的隆隆雷声是来自于离我们一定距离的很长的闪电路径，产生于闪电路径上离我们最近一端的雷声要比最远一端产生的雷声先到达我们的耳朵 。这样就使雷声持续的时间变长 。在此基础上，如果受到山体和建筑物反射，雷声声波到达的时间会进一步延迟 。当闪电发生在20千米以外时就很少能听到雷声，这种类型的闪电通常称为热闪，与有雷声的闪电没有什么差别 。
闪电释放的能量有多大
研究结果显示,一道典型闪电输送的能量大约在10亿焦耳,看似数值惊人 。但事实上,1度电(1kWh)就有360万焦耳 。换算一下,从一道闪电中大约可获取280度电 。