雷電的發生

雷電的發生也和靜電感應有密切的關係。

在雲層之間,由於空氣的對流作用產生摩擦使雲層帶電。通常在下方的雲層帶負電,而在上方的雲層則帶正電。

     

當帶負電的雲往下移動接近地面時,地面感應正電荷。這些正電荷容易經由地面上高聳突出物的頂端表面,例如山巔、大樹、高塔……等,被釋放至空氣中,這種現象稱為尖端放電

其結果導致大量的正、負電荷急劇地中和,形成閃電;同時產生巨大的熱能,使空氣急速加熱膨脹,造成雷聲。閃電和雷聲雖然是同時產生,但因為光速比聲速快得多,所以我們先看到閃電的亮光,其後才聽到暴雷的巨響。

這種閃電每年都在世界各地造成人命的傷亡和財物的巨大損失。雷雨時,若你適巧在曠野處,應避免在樹下避雨,並避開有突出頂端的孤立物體,例如旗桿、鐵塔,以免遭受雷擊。帶有異性電荷的雲層相遇時,也會產生閃電,雖然這類雲層之間的閃電,對地面上的人、物無礙,但對飛航安全卻是重大的威脅。

富蘭克林深入研究尖端放電的現象,發明避雷針,可免除高樓遭受雷擊的危險。避雷針是一根頂端尖銳的金屬桿,裝置在高樓的最高點,桿身有一條導線連接到地下。當帶電的雲層接近時,金屬桿的尖端感應異性電荷,並持續地放電,使雲層上的電荷逐漸地被中和,因此可避免遭受雷擊。