雷聲震耳，動地驚天。無論是地面的建築物和大樹，還是天上的航天器，都可能在它“轟隆隆”的巨響中遭到破壞，人和牲畜在它的面前更是“在劫難逃”——遭到雷擊，不死也得蛻一層皮。面對這種威力巨大、出現迅速的天氣現象，人們驚恐地用“雷霆萬鈞”、“迅雷不及掩耳”等來形容。令人畏懼的雷電是怎麼形成的，人類又是怎樣認識它們的呢？
　　
　　雷電的奧秘
　　
　　雷電是一種常見的自然現象，經常出現在天空。在一些地方，每到夏夜，幾乎天天都能見到雷電。
　　
　　雷電的形態雷電是一種常見的自然現象，經常出現在天空。在一些地方，每到夏夜，幾乎天天都能見到雷電。雷電大致分為三種形態。大多數雷電只見其光，不聞其聲，例如夏夜常見的“打閃”。第二種雷電出現在閃光之後，隔一定時間能听到雷聲，但聲音不大，例如暴風雨來臨前常常出現的閃電和“悶雷”。這兩種雷電是在雲與雲之間發生的，叫做“雲－雲”雷電。“雲－雲”雷電因為發生在高空，所以又叫“高空雷”。“高空雷”離地面比較遠，大部分能量耗散在傳播過程中，傳到地面時已是強弩之末，因此不會造成很大的危害。
　　第三種雷電發生在雲和地面之間，因為它們發生在地面附近，在傳播過程中能量耗散得不多，所以幾乎所有能量都在爆炸瞬間釋放，出現時電光閃閃，雷聲隆隆，不僅給人驚恐和震撼，而且能造成巨大的危害，地球上的雷電災害基本上都是由這種雷電造成的。這種雷電叫“雲－地”雷電，也叫“落地雷”。
　　上述三種形態的雷電都是由同一個過程產生的。由于光在空氣中的傳播速度是每秒30萬公里，聲音傳播速度卻只有每秒340 米，光速比聲速快得多，所以我們總是先見到閃電，後听到雷聲。又因為光波和聲波在媒質中傳播時都要損失能量，而且傳播得越遠損失的能量越多，聲波損失能量比光波快，因此遠方的閃電弱，雷聲小。當雷電離我們很遠時，我們只能見到微弱的閃電，听不到雷聲。相反，當我們听到很響的“炸雷”時，雷電就在附近，閃電很亮，雷聲與閃電的時間差也很短。冰-電-火鏈接閃電的本質是電，前身是冰。冰“生產”電，電“生產”火，火光閃爍就是閃電，所以閃電產生的過程實際上就是冰－電－火的鏈接過程，鏈接的紐帶是雲里翻騰不息的氣流。在雷雨天氣里，天空有一種形狀像鐵砧的雲，叫做“積雨雲”。它像一部復雜的機器，能把大量水汽“制成”雨滴、冰雹和冰晶，同時還能“生產”出電荷，造成大規模的閃電和隆隆的雷聲。
　　積雨雲的“本領”來源于它內部翻騰不息的氣流。在氣流作用下，雲中寒冷的水汽和冰晶發生激烈踫撞或摩擦，結果就產生了兩種不同性質的電荷︰正電荷和負電荷。負電荷附著在比較小的冰晶上，被氣流帶到雲頂；正電荷留在比較大的冰晶上，冰晶在地球引力作用下沉到雲層底部，融化成許多帶負電荷的水滴。在上升氣流的撞擊下，水滴又分裂成許多帶負電荷的小水滴和帶正電荷的大水滴。帶正電荷的大水滴集中在雲的底層，帶負電荷的小水滴在上升氣流的抬升下進入雲頂。這樣，大氣中的正負電荷就分開了，不同性質的電荷積聚在雲的不同部位。
　　
　　電荷分離後，“怪事”就來了。如果你對此有興趣，不妨做一個小實驗︰分別在一節電池的兩極引出一根導線，兩手各拿一根，使它們相互之間慢慢靠近。當兩根導線靠得很近、但尚未接觸時，兩根導線之間就會“啪　”一聲冒出火花。這種現象叫做“火花放電”。積雨雲里的正、負電荷靠得很近時也會發生火花放電，發出“啪　”聲。這一連串的“啪　”聲傳到地面就成了隆隆的雷聲，發出的火花就是閃電。
　　
　　閃電的奇趣
　　
　　閃電是一個大家族，兄弟姊妹頗多，最常見的是線狀閃電，危害最大的是“落地雷”。
　　
　　閃電是一個大家族，兄弟姊妹頗多。最常見的是線狀閃電，它像一棵多枝杈的樹木倒掛在空中，呈白色、粉紅色或淺藍色，非常明亮。線狀閃電一般先由一個很暗的先導閃擊開始，沿一條路徑一步一步地向地面延伸，這叫“逐級向下先導閃電”。也有一些先導閃電在向下延伸的過程中，急匆匆一路向下，不作停頓，這叫“直竄先導閃電”。主閃擊跟在先導閃電後面，主閃擊的後面是一系列放電過程，即一系列火花放電。一個放電過程有20 多次放電，放電時間約半分鐘，釋放的電流在1 萬∼10 萬安培。如果用這些電流來照明，可使5 萬∼50 萬只40 瓦的電燈同時發光；如果把10 萬安培電流全部轉換成熱量，其放電路徑上幾十厘米直徑的空氣將被迅速加熱到10000 ∼20000 ℃的高溫！
　　在線狀閃電之後，天空有時會突然出現一們大多出現在強雷雨天氣。關于球狀閃電，有許多故事。70 年前，甦聯一支勘測隊在西伯利亞勘測時遇到了一樁怪事︰在一個月黑風高的夜晚，一個紅色火球悄無聲息地鑽進勘測隊員的帳篷，進入一個睡袋，在一名隊員臉頰上“撫摸”一番後，悄悄鑽出睡袋，“走”到帳篷外飛走了，這名隊員當時被嚇出了一身冷汗。
　　1962 年7 月2 日晚，我國著名風景區泰山頂上也出現了類似的火球。那是在一陣雷雨之後，一個直徑約為15 厘米的火球從玉皇頂西側的窗縫里鑽到室內，緩緩飛行，兩三分鐘後鑽進煙囪，“轟”地一聲炸開來，煙囪被炸去一半。被炸的煙囪證明，火球是客觀存在的實體。
　　個大火球，它們大小不一，飄忽不定，顏色各異。大的直徑幾十米，小的只有幾厘米，有時在天空飄蕩，有時懸在半空中，有時發出白光，有時呈現粉紅色。它們還有一個特別的愛好︰喜歡鑽洞，煙囪、窗戶和門縫都是它們的通道。過去，人們不知道這些火球為何方神聖，于是給它們起了一個帶有迷信色彩的名字 ——“神火”。實際上，神火並不“神”，它也是一種閃電——“球狀閃電”。球狀閃電十分罕見，它還有一個更奇怪的火球，是法國著名天文學家弗拉馬利翁見到的。一天，弗拉馬利翁老先生正坐在屋里的藤椅上，突然一個火球從屋頂鑽進屋內，落到他頭上，把他嚇了一大跳。他仔細看時，一個大火球已從他頭上、身上滾到腳上，又從腳上滾到地上。它在房間里轉悠了一圈後，又來到老人身邊，“爬”到腳上，依次從腳上、身上“爬”到頭上，從頭頂飛向屋頂，最後穿過屋頂消失在茫茫夜色中。
　　球狀閃電是有趣的，而更有趣的是“電暈”放電。在雷雨天氣里，我們在船桅頂端、尖屋頂、煙囪頂端、避雷針上，往往會看到“冒火”，有時還有閃光。登山運動員在登山過程中，也會發現隊友頭發上冒出火光。這就是“電暈”現象。電暈看似神秘，其實是大氣中一種無聲的放電現象。它們大多數發生在雷雨期間，因為這時大氣中有很強的電場，地面尖端物體附近也出現很強的電場。當物體尖端附近的電場超過1 萬伏厘米時，大氣里的自由電子便在物體尖端附近飛快地運動，撞擊空氣分子，使它們電離（原子失去核外電子的過程叫電離）、電離、再電離，最後被擊穿，出現放電現象，在尖端物體附近發光，形成“電暈”。
　　另一種有趣的閃電是鏈狀閃電，它們常常像二三十個“球”連在一起，穿成一串，在線狀閃電的路徑上閃耀，十分有趣。
　　以上閃電基本上都發生在高空，是高空閃電，它們是無害的。而當高空閃電向下延伸到地面附近時，地面突出物頂端向空中釋放的正電荷便像歡迎貴賓似的迅速迎上去，造成空氣迅速加熱、膨脹，發出震耳欲聾的霹靂聲，形成一種有害的閃電——“落地雷”。
　　
　　有豁化工廠
　　
　　閃電還是制造毒品的“化工廠”，它“生產”出來的“產品”甚至可能強烈影響局部地區的空氣質量和全球氣候。
　　
　　閃電雖是尋常的天氣現象，但一般人對這種現象的了解未必詳盡，比如許多人就不知道閃電還是“化工廠”——制造毒品的化工廠，它“生產”出來的“產品”強烈影響局部地區的空氣質量和全球氣候。閃電對空氣質量和氣候的影響是通過上層對流層中的氮氧化物NO_X 實現的。在這個分子式中，N 代表氮，O 代表氧，X代表自然數1 、2 ……不同氮氧化物的X不同，一氧化氮（NO）的X是1，二氧化氮（NO₂）的X是 2，，以此類推。氮氧化物是怎樣影響空氣質量和全球氣候的呢？原來，風、雲、雨、雪等天氣形式都是在上層對流層中形成的，而臭氧（O₃）是重要的溫室氣體，羥基（OH）是控制幾種溫室氣體氧化作用的高度活潑的分子，因此臭氧和羥基的濃度對上層對流層中的天氣形成起著重要作用。而大氣中臭氧和羥基的濃度又部分地受NO_X 的控制，因此NO_X 間接地影響地球的氣候。由于NO_X 對大氣的重要性，大氣化學家對NO_X 很感興趣，尤其對其中的一氧化氮和二氧化氮感興趣。他們發現NO_X 有兩個來源，其中最重要的來源就是上層對流層中的閃電，其次才是工業廢氣和汽車尾氣。汽車發動機的尾氣和發電廠排出的有毒氣體是一氧化氮。二氧化氮是紅褐色有害氣體，有強烈的刺激氣味。目前，汽車和工業產生的NO_X 數量可以測定，然而全球閃電“制造”的NO_X 數量卻無法知曉，因為後者既無法測量，又不能用計算機模擬。用計算機模擬，需要知道兩個重要的閃電特征參數，一個是一次閃電閃爍的能量，另一個是一次閃電閃爍產生的NO_X 的化學熱。目前這兩個特征參數都是未知數，因此人們還無法確知閃電“制造”的NO_X 的數量。然而，閃電是模擬局部空氣質量和全球氣候的通配符。要了解天氣形式，就不能不了解NO_X 的數量。為此，美國宇航局利用“奧拉”衛星在空間進行大氣化學測量，利用測量結果為全球化學和氣候模型提供數據，從而估算出全球大氣產生的NO_X 數量約為600 萬噸。