作业帮用物理解释为什么遇雷电要与他人拉开距离还不能骑自行车?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/11/15 12:59:35
用物理解释为什么遇雷电要与他人拉开距离还不能骑自行车?
用物理解释为什么遇雷电要与他人拉开距离
还不能骑自行车?
用物理解释为什么遇雷电要与他人拉开距离还不能骑自行车?
负地闪放电过程定义为将云内的负电荷输送到地面的放电过程.一次始于云中的负地闪放电过程通常将几十库仑的负极性云电荷带到地面.按照国际惯例,一次完整的闪电过程定义为一次 “闪电(flash或 lightning flash)”,其持续时间为几百毫秒到1秒钟不等.一次闪电包括一次或几次大电流脉冲过程,被称为“闪击(stroke)”,而其中最强的快变化部分叫“回击（return stroke）”.闪击之间的时间间隔一般为几十毫秒,对地闪电在人眼中所呈现的闪烁,便是由几次闪击所造成的.下面将以负地闪过程为例来阐述地闪的发展过程.
大电流首次回击过程由从云到地的一系列间歇性突跳式行进的梯级先导(stepped leader)触发.而梯级先导又由云中的预击穿过程(preliminary breakdown process)激发.尽管对于预击穿过程的位置和确切的形式还有一些分歧,但一般认为预击穿过程发生于云中的负电荷区和云下部的正电荷区之间.预击穿过程是云电荷向地面输送的第一步,其持续时间从几毫秒到几百毫秒不等.光学观测表明,先导的一个梯级一般持续约1μs,其长度为几十米,梯级间的间歇时间为50μs左右.梯级先导过程总体有向下运动的趋势,总持续时间一般为几十毫秒.一个发展充分的梯级先导在几十毫秒内向下输送大于10C以上的负极性云电荷.平均的先导电流是300A.单个梯级有至少1kA的脉冲电流,与之相对应的电场和磁场也是脉冲形的,其脉冲宽度约为1微秒,上升时间小于0.1μs.在梯级先导向地面传输的过程中,可能会发生分叉现象.
下行负先导（downward negative leader）的头部相对于地面的电位超过10+E7V.当先导头部接近地面时,地面的自然尖端或高大建筑物等突出物体上会自行超过空气的击穿电场,并在这些突出物体上诱发一个或几个上行的放电即上行先导(upward leader),由此产生所谓的连接过程（attachment process）.当一个或几个这样的上行先导在地面上方几十米的地方与下行先导相接时,先导头部的电位突然碰到很近于地电位的上行先导,这时首次回击过程便开始了.
地电位波（即回击）沿着已经电离的先导通道连续向上传播,在接近地面时,回击上行的速度大约为光速的三分之一,并随高度而衰减,从地面到通道顶部的时间一般是100μs.回击在地面附近产生峰值电流,约为30kA,这就是首次回击的大电流脉冲,它从0到峰值的上升时间约为几微秒.从地面测量到的电流在50μs内下降到峰值的一半,几百安培的电流在几毫秒到几百毫秒内将持续沿着通道流动.回击能量的迅速释放将加热原先的先导通道,成为回击通道.由观测及室内实验证明,回击通道的电流核心为一厘米左右.通道的温度在瞬间达到30000K,由此产生的高压使通道迅速扩张,并产生冲击波,最终变成雷声.回击有效地将原来沉积在先导通道中的电荷以及在通道顶部的电荷输送到了地面,产生的随时间变化的电场变化可以从亚微秒量级到几毫秒.
首次回击电流停止后,放电过程如果停止,则称为单闪击闪电.如果在较短的时间内通道顶部能重新聚集起足够的电荷,则可能发生以直窜先导（dart leader）或直窜梯级先导(stepped-dart leader)引导的继后回击(subsequent return stroke).直窜先导有可能沿着原来的梯级先导向下传播,传播速度为3×10+E6m/s.通常一次对地的放电过程中可包含一次或几次先导回击过程,回击过程和之后的直窜先导之间在云内会发生电场变化缓慢的J过程或者连续电流（continuing current）过程.直窜先导向地面输送约1C的电荷,电流为1kA.一些先导以直窜先导开始,在向地面传输的过程中可能会变成梯级先导,这种先导被称为直窜梯级先导.与第一次的梯级先导回击相比,后来的直窜先导回击一般没有分叉.直窜先导的电场变化一般持续时间为1ms,其引导的继后回击电场变化与首次回击类似,一般认为比首次回击弱2倍左右.但近来越来越多的研究表明,至少在1/3的闪电中,有一次或一次以上的回击过程比首次回击强.继后回击的电流从0到峰值的持续时间比首次回击短,但最大的电场变化率类似.
回击之间的时间间隔通常为几十毫秒,但是如果通道中在回击之后有连续电流流过的话,时间间隔可能会上升到1/10s.连续电流大小一般为100A左右,是云中电荷直接向地面的转移.由连续电流产生的电场变化通常是缓慢的,持续时间为100ms,并将几十库仑的电荷输送到地面.大约有1/4到1/2的地闪过程中包含有连续电流过程.
所以,当人被雷击中的时候,如果近距离还有人,可能成为反复回击时候的牺牲品,因为单次闪击的雷电很少.
1 容易受高温伤害
2 绝对的跨步电压触电
3 可能由于空气击穿成为第二个“引雷天线”