細說閃電
成功大學物理系

http://sprite.phys.ncku.edu.tw/new/other/lightning/lightning.htm

吳璧如 

一、 前言

        閃電(lightning)是神秘又危險的,並且是具有強大力量的。所以在古老的人類社會中,閃電與打雷(thunder)是人們所懼怕的,而且是與宗教和迷信有著密不可分的關係。古希臘人認為閃電是天神宙斯給予人們的懲罰;而古羅馬人以為打雷是天神用以警告人們的一些不當行為;在古中國則認為雷公專司打雷,其職責是來懲罰為非作歹的人。這些都在說明人們因懼怕而賦予打雷一個裁定善惡功能的期許。

        第一個有關閃電的研究是在18世紀中葉由班傑明‧富蘭克林(Benjamin Franklin)所完成的。在此之前的150年,人們已瞭解藉由摩擦兩種不同的物質可將正負電荷分開來,並儲存在簡單的電容器(primitive capacitor)中。提到富蘭克林大家想必聽過他在雷雨中放風箏的故事。經由他冒著生命危險而得出的實驗成果,證實閃電是帶電的,之後許多人在世界各地成功地重複了他的實驗,也因此有人喪生在雷擊之下。富蘭克林在後來的實驗中發現,若將一跟長鐵桿與地面接觸,鐵桿在雷擊之後會靜靜地將雷電導引至地底下去,頂多只出現一些火花。這種現象與其他東西遭雷,實在溫和太多,於是乎有避雷針的發明,使得人們可藉以避免雷擊。雖然如此,人們仍年年因閃電而蒙受巨大損失。在富蘭克林之後,閃電的研究一直沒什麼進展,直到19世紀末,當照相術(photography)和光譜學(spectroscopy)成為閃電研究利器後,人們對閃電才有更進一步的瞭解。

        閃電,一般最常發生於雷雲(thundercloud)之中,它是閃電的最大製造者,除此之外,閃電也出現於暴風雪(snowstorm)、沙暴(sandstorm)和位於噴發中火山(erupting volcanoes)之上的雲中;閃電也曾發生於晴朗的藍天,因而有晴天霹靂一詞。無論如何,雷雲與閃電有著最密切關係的。以下本文將逐一介紹雷雲的形成與種類,閃電的過程與閃電產生的光電現象。

二、 雷雲

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