于鹏翔
最近天气越来越热了。俗话说，“6 月的天，小孩儿的脸，说变就变”，刚刚晴空万里，不一会儿就阴云密布，再过一会儿就电闪雷鸣、倾盆大雨。夏天是各种强对流天气经常发生的季节，比如暴雨啊，冰雹啊，还有很多同学会害怕的打雷和闪电。电闪雷鸣到底是怎幺回事呢？
雷是雷，电是电
虽然我们常把雷电连在一起说，但是雷和电并不是同一种东西。一般我们说的雷是在云层放电之后，产生的隆隆的雷声；而电指的是闪电，这是一种在大气层中发生的放电现象。先有电，后有雷。这幺说来，《复仇者联盟》中的雷神托尔能够控制闪电，用闪电来攻击敌人，他应该叫作电神托尔。
那这个电闪雷鸣的天气现象到底是怎幺来的呢？你先回忆一下：每次电闪雷鸣是不是都在阴云密布、大雨倾盆的时候？闪电的秘密就藏在云中。在夏天天空中各种各样的云里，有一种云叫作积雨云。夏天天气炎热，没有遮挡的地面会被太阳烤得非常炙热，这些地方的空气被加热，上升，产生特别强烈的上升气流。在上升的过程中，空气中的水汽逐渐凝结，就形成了体积巨大的积雨云。
发展旺盛的积雨云中常常伴随着闪电 闪电的形成（+表示正电荷，-表示负电荷）
在积雨云长大的过程中，云层的顶部逐渐充满了正电荷，而云的底部充满了负电荷——这时候飘在天空中的积雨云就像是蕴藏了巨大电能的超大型电池。云底部的大量负电荷会直接改变下方大地的带电情况——这里的大地会充满正电荷。于是在云层和大地之间就形成了强大的电场，这个电场内部的电压可以达到数百万甚至上亿伏特。相比之下，我们城市里输电线路中的电压只有区区几万伏。
空气本来是电的不良导体，但是在这样强大的电场控制下，它也变得能够让电通过了。这时候云层的底部会向地面发出一股“先导闪电”。这道闪电并不亮，但是速度很快，它会在千分之一秒的时间内向下前进几十米，然后消失，而下一股“先导闪电”在已经打通的通道中继续向下前进几十米，然后消失……在这一股股的“闪电先头部队”的蚕食下，最终从云层到地面的通道被打开，空气的导电能力大大增强，大量电能会顺着这个通道迅猛直下，形成一道耀眼的巨大闪电。这个通道一旦打开，后面的闪电也就沿着通道一次一次地向下释放能量，我们就看到了天空中一道道接连不断的闪电。直到云层中的电量消耗殆尽，闪电才会结束。
怎幺计算闪电离你有多远？
在闪电产生的过程中，会使闪电通道周围的空气产生热量——在不到1 秒的时间内，温度会升高到33000℃。在如此高温下，空气会爆炸性地膨胀并发出声音。当这个声音传到我们耳中，我们就会听到轰隆隆的巨大雷声。因为声音的传播速度比光速要慢，所以我们总是先看到闪电，再听到雷声。但也因为这样，我们可以通过计算看到闪电和听到雷声之间的时间间隔来判断闪电离我们有多远。
光每秒可以走30 万千米，但是声音每秒只能走340 米左右。闪电几乎是在产生之后我们立即就能看到，假如我们在看到闪电5 秒之后听到雷声，那这道闪电距离我们就是5 秒乘以340米/ 秒，大约是1700米。
雷声可以帮助我们判断闪电到我们这里的距离
我们平时常说“打雷要下雨”。这是因为形成雷电需要巨大的、生长迅速的积雨云，而这样的云中水汽含量非常充足，这些水汽在高空冷却就会形成降水。但有时候也会遇见“光打雷不下雨”的情况，其实这时候并不是不下雨，而是有可能你那里没下雨。因为雷雨天气经常是一种局部的强对流天气，如果你在这场雷雨的影响范围之外，但又没离得太远，就会只听得到雷声，而见不到下雨。
花样闪电
闪电是地球上一种非常常见的天气现象，每年地球上空会出现超过31 亿次闪电。就在你看到这句话的时候，地球上就已经产生了上百次闪电。
闪电中最常见的是线状闪电，也叫枝状闪电。我们经常在电视或者照片中见到它的身影。枝状闪电有耀眼的光芒和很细的光线，整个闪电好像横向或向下悬挂的、枝杈纵横的树枝。这种闪电一般都是云对地面的闪电，蕴含着极大的电流，会损坏树木，伤害人体，要是它落到了建筑物上，还会对建筑物造成破坏。
还有一种是片状闪电。片状闪电看上去就像是藏在云彩中的闪光。这种闪电发生的时候，大片的云朵都会被照亮。片状闪电经常是在闪电的强度已经减弱、降水趋于停止时出现的，多数都是云朵之间的放电现象。
除了以上两种，还有一种很罕见的球状闪电。这种闪电像是一个火球一样，大小差别很大：有的直径十几厘米，有的却有几十米宽。球状闪电被誉为闪电中的幽灵，它有时候在空中慢慢地转悠，有时候又完全不动地悬在空中。它有时候发出白光，有时候发出粉红色光。它还可以从窗户、门缝钻进屋内，在房子里转一圈后又溜走。球状闪电有时发出咝咝的声音，接着在一声闷响后消失；有时只发出微弱的噼啪声，然后不知不觉地消失。到现在人们还没有完全弄明白球状闪电的形成原因。
19世纪关于球状闪电的画像
闪电有多危险？
闪电中含有巨大能量，因此它们有非常强大的破坏力。要是闪电落在森林中，会将树木点燃，引发森林大火。原始人最开始用的火很有可能是取自被闪电击中后燃烧的木头。在城市中，闪电可能会损坏供电线路，造成大范围停电，还可能会造成建筑物损坏。因此城市中的高层建筑都必须安装避雷针，防止雷击事故。要是闪电击中人体，则会造成人体水分的瞬间蒸发——也就是会把人烧焦。就算没有直接击中人体，只是击中人体周围或者是身体上的金属物体，闪电强大的电流也会让人心搏骤停，造成伤亡事故。据统计，每年因为雷电造成的人员伤亡事故有数千起。
在空中飞行的飞机也面临被闪电击中的巨大风险。其中最常见的影响是飞机外壳的金属蒙皮被烧毁。雷电经过飞机表面的导体材料时，会产生高温，这会导致金属结构的破坏。飞机的外壳是为了保护飞机内部的电气仪表、导航和通信设备的。当外层的防护罩被击毁后，这些设备很可能会发生故障或损坏，导致飞机失去关键的导航和通信功能。飞机的翼尖、垂直尾翼、天线和升降舵等部位是最容易受到雷击的区域，因为它们处于飞机外壳较为突出的位置。更严重的情况是闪电击中飞机的油箱，这可能会引发爆炸。为了防止此类情况发生，飞机油箱都被安置在放电电弧直接附着概率最低的区域，同时，油箱及内部带电的部分都被设计为低阻抗通路，以限制闪电的电流流入油箱，减少过高热量的产生，降低事故发生概率。
怎样免遭雷电的袭击？
首先，在雷雨天气我们要尽量避免外出，待在安全的室内也要注意远离窗户、阳台这些靠近户外的位置，并且注意关闭家中电器的电源并拔掉插头——这样可以防止雷电沿着电源线进入家中。据统计，在美国，每年的雷击事件中45% 都是在空旷的地方发生的，而在树下避雨造成的人员伤亡数占到了总数的23%。所以如果雷雨天气时你在户外空旷的地方，要立即俯下身子，降低自身高度，尽快躲进建筑物内。千万不要在树下躲避雷雨，也不要躲避在广告牌、电塔等容易导电的高大物体周围！同时不要使用手机、收音机等会引来雷电的电子设备！
直到今天，关于雷电还有很多未解之谜：比如云里为什幺会有电，雷电能不能被我们利用，幽灵一般的球状闪电到底是怎幺回事，等等。这些未解之谜还需要科学家或是正在看文章的你用科学的工具和方法去探索与发现。
《小球背后的大定律》答案：C。碰撞过程中总动量守恒，小车和沙袋一起运动的速度等于总动量除以总质量，即v= （2×2+0.5×3）/（2+0.5）=2.2米/秒，仍沿小车原运动方向。
“冲关我最棒”答案与获奖名单
2024年第5期“冲关我最棒”答案
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6.A 7.B 8.C 9.B 10.A
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