雷電是伴有閃電和雷鳴的一種大氣中的放電現象。

雷電產生于積雨中，積雨云在形成過程中，某些云團帶正電荷，某些云團帶負電荷，不同電荷(he)在空中相遇，就會隨之(zhi)產生(sheng)強烈(lie)的閃電和巨響(xiang)。雷(lei)(lei)電分直擊雷(lei)(lei)、電磁脈沖、球形雷(lei)(lei)、云閃四種。

在(zai)任何給(gei)定時間(jian)，世界上都(dou)有1800場雷雨(yu)正(zheng)在(zai)產生，每秒大(da)約有100次雷擊(ji)。在(zai)美國，雷電每年會造成大(da)約150人死亡和250人受傷(shang)。全世界每年有4000多人慘遭雷擊(ji)。

產(chan)生雷(lei)電的(de)條件是(shi)雷(lei)雨(yu)云中有堆集并(bing)形成極性(xing)。科學家們對(dui)雷(lei)雨(yu)云的(de)帶電機(ji)制(zhi)及(ji)電荷(he)有規律分布，進行了大量的(de)觀測和試(shi)驗，堆集了許多材(cai)料，并(bing)提(ti)出各種各樣的(de)解(jie)釋，有些論點至今還有爭辯。

對流云初始階段的“離子流”假說

大(da)氣中(zhong)存(cun)在(zai)這大(da)量的(de)(de)(de)(de)正離子和負(fu)(fu)離子，在(zai)云(yun)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)雨滴(di)(di)上(shang)，電(dian)荷(he)分布是(shi)不均勻的(de)(de)(de)(de)，最外邊的(de)(de)(de)(de)分子帶(dai)(dai)(dai)負(fu)(fu)電(dian)，里層(ceng)的(de)(de)(de)(de)帶(dai)(dai)(dai)正電(dian)，內層(ceng)比外層(ceng)的(de)(de)(de)(de)電(dian)勢差約(yue)高0.25V。為了(le)平衡這個(ge)電(dian)勢差，水滴(di)(di)就必(bi)須優先吸(xi)收大(da)氣中(zhong)的(de)(de)(de)(de)負(fu)(fu)離子，這就使水滴(di)(di)逐漸(jian)帶(dai)(dai)(dai)上(shang)了(le)負(fu)(fu)電(dian)荷(he)。當(dang)對(dui)流(liu)發展開始時，較(jiao)輕(qing)的(de)(de)(de)(de)正離子逐漸(jian)的(de)(de)(de)(de)被上(shang)升的(de)(de)(de)(de)氣流(liu)帶(dai)(dai)(dai)到云(yun)的(de)(de)(de)(de)上(shang)部；而帶(dai)(dai)(dai)負(fu)(fu)電(dian)的(de)(de)(de)(de)云(yun)滴(di)(di)因為比較(jiao)重，就留在(zai)了(le)下部，造成(cheng)了(le)正負(fu)(fu)電(dian)荷(he)的(de)(de)(de)(de)分離。

冷云的電荷堆集

當對流發展到(dao)一定(ding)階段，云體伸入0℃層(ceng)以(yi)上的高度后，云中就有(you)了過冷水滴(di)、霰粒和冰晶等。這種由不同相態的水汽凝結物組成且溫度低于(yu)0℃的云，叫冷云。冷云的電荷形成和堆集過程有(you)如下幾(ji)種：

① 過冷水滴在霰(xian)粒上(shang)撞凍起(qi)電

雷電(3)在云層重(zhong)有許(xu)多水滴在溫度(du)(du)低(di)于(yu)0℃時(shi)(shi)也不會凍(dong)住(zhu)(zhu)，這(zhe)種水滴叫過(guo)冷水滴。過(guo)冷水滴是不穩定的(de)，只要它(ta)們被輕(qing)輕(qing)地震動一(yi)下(xia)，就(jiu)立(li)(li)刻(ke)凍(dong)住(zhu)(zhu)稱冰(bing)粒(li)(li)。當過(guo)冷水滴與霰(xian)粒(li)(li)碰撞(zhuang)時(shi)(shi)，會立(li)(li)即凍(dong)住(zhu)(zhu)，這(zhe)叫撞(zhuang)凍(dong)。當產生撞(zhuang)凍(dong)時(shi)(shi)，過(guo)冷水滴外部立(li)(li)即凍(dong)成(cheng)冰(bing)殼，但它(ta)的(de)內(nei)(nei)部仍暫時(shi)(shi)保持著(zhu)液態(tai)，并且因(yin)為外部凍(dong)住(zhu)(zhu)放的(de)潛熱傳到內(nei)(nei)部，其內(nei)(nei)部液態(tai)過(guo)冷水的(de)溫度(du)(du)比外面的(de)冰(bing)殼高。溫度(du)(du)的(de)差異使得凍(dong)住(zhu)(zhu)的(de)過(guo)冷水滴外部帶(dai)(dai)上(shang)正(zheng)電(dian)，內(nei)(nei)部帶(dai)(dai)上(shang)負電(dian)。當內(nei)(nei)部也產生凍(dong)住(zhu)(zhu)時(shi)(shi)，云滴就(jiu)膨脹分(fen)裂，外表皮破裂成(cheng)許(xu)多帶(dai)(dai)正(zheng)電(dian)的(de)冰(bing)屑，隨(sui)氣流飛到云層上(shang)部，帶(dai)(dai)負電(dian)的(de)凍(dong)滴核心部分(fen)則附在較重(zhong)的(de)霰(xian)粒(li)(li)上(shang)，使霰(xian)粒(li)(li)帶(dai)(dai)負電(dian)并留(liu)在云層的(de)中下(xia)部。

② 冰晶與霰粒的摩擦碰撞起(qi)電

霰粒(li)是由(you)凍(dong)住(zhu)水滴組成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)，成(cheng)(cheng)白色(se)或乳白色(se)，結(jie)構比(bi)較(jiao)(jiao)(jiao)松脆。因(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)為(wei)(wei)經常有冷(leng)水滴與(yu)它(ta)撞凍(dong)并(bing)釋放潛熱，它(ta)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)一(yi)般比(bi)冰(bing)(bing)晶高(gao)。在(zai)冰(bing)(bing)晶中含(han)有一(yi)定(ding)量的(de)(de)(de)(de)自由(you)離(li)子(zi)（OH-和(he)H+），離(li)子(zi)數(shu)隨(sui)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)升高(gao)而(er)(er)增多。因(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)為(wei)(wei)霰粒(li)與(yu)冰(bing)(bing)晶觸摸部(bu)分存在(zai)著溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)差(cha)，高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)端的(de)(de)(de)(de)自由(you)離(li)子(zi)必(bi)然要多于低溫(wen)(wen)(wen)(wen)端，因(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)而(er)(er)離(li)子(zi)必(bi)然從高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)端向低溫(wen)(wen)(wen)(wen)端遷移。離(li)子(zi)遷移時，帶(dai)正(zheng)(zheng)電(dian)的(de)(de)(de)(de)氫(qing)離(li)子(zi)速度(du)較(jiao)(jiao)(jiao)快，而(er)(er)帶(dai)負電(dian)的(de)(de)(de)(de)較(jiao)(jiao)(jiao)重(zhong)的(de)(de)(de)(de)氫(qing)氧根離(li)子(zi)則(ze)較(jiao)(jiao)(jiao)慢。因(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)此，在(zai)一(yi)定(ding)時間內就(jiu)(jiu)(jiu)出現了冷(leng)端氫(qing)離(li)子(zi)過剩的(de)(de)(de)(de)現象，造(zao)成(cheng)(cheng)了高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)端為(wei)(wei)負，低溫(wen)(wen)(wen)(wen)端為(wei)(wei)正(zheng)(zheng)的(de)(de)(de)(de)電(dian)極化。當冰(bing)(bing)晶與(yu)霰粒(li)觸摸后，又分離(li)時，溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)較(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)(de)霰粒(li)就(jiu)(jiu)(jiu)帶(dai)上了負電(dian)，而(er)(er)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)較(jiao)(jiao)(jiao)低的(de)(de)(de)(de)冰(bing)(bing)晶就(jiu)(jiu)(jiu)帶(dai)上了正(zheng)(zheng)電(dian)。在(zai)重(zhong)力和(he)上升氣流的(de)(de)(de)(de)效(xiao)果下(xia)，較(jiao)(jiao)(jiao)輕(qing)的(de)(de)(de)(de)帶(dai)正(zheng)(zheng)電(dian)的(de)(de)(de)(de)冰(bing)(bing)晶集中到云(yun)的(de)(de)(de)(de)上部(bu)，較(jiao)(jiao)(jiao)重(zhong)的(de)(de)(de)(de)帶(dai)負電(dian)的(de)(de)(de)(de)霰粒(li)則(ze)停留在(zai)云(yun)層的(de)(de)(de)(de)下(xia)部(bu)，因(yin)(yin)(yin)(yin)(yin)而(er)(er)造(zao)成(cheng)(cheng)了冷(leng)云(yun)的(de)(de)(de)(de)上部(bu)帶(dai)正(zheng)(zheng)電(dian)而(er)(er)下(xia)部(bu)帶(dai)負電(dian)。

③ 水滴因含有稀(xi)薄鹽分而起電(dian)

出(chu)了(le)上述冷云(yun)的(de)(de)(de)(de)兩種起(qi)(qi)電機制外，還(huan)有人提出(chu)了(le)因(yin)為大氣中(zhong)(zhong)水(shui)滴(di)(di)(di)含有稀薄(bo)鹽(yan)分(fen)(fen)而(er)(er)(er)(er)產生起(qi)(qi)電機制。當云(yun)滴(di)(di)(di)凍(dong)住(zhu)時，冰的(de)(de)(de)(de)晶格中(zhong)(zhong)可以容納負(fu)的(de)(de)(de)(de)氯離子，卻排(pai)斥正(zheng)的(de)(de)(de)(de)鈉離子。因(yin)此，水(shui)滴(di)(di)(di)凍(dong)住(zhu)的(de)(de)(de)(de)部分(fen)(fen)帶(dai)負(fu)電，而(er)(er)(er)(er)未凍(dong)住(zhu)的(de)(de)(de)(de)部分(fen)(fen)帶(dai)正(zheng)電（水(shui)滴(di)(di)(di)凍(dong)住(zhu)時是從里向外進(jin)行(xing)的(de)(de)(de)(de))。因(yin)為水(shui)滴(di)(di)(di)凍(dong)住(zhu)而(er)(er)(er)(er)成的(de)(de)(de)(de)霰(xian)粒在下落的(de)(de)(de)(de)過程(cheng)中(zhong)(zhong)，摔掉外表還(huan)未來得(de)及(ji)凍(dong)住(zhu)的(de)(de)(de)(de)水(shui)分(fen)(fen)，形成許多帶(dai)正(zheng)電的(de)(de)(de)(de)小云(yun)滴(di)(di)(di)，而(er)(er)(er)(er)凍(dong)住(zhu)的(de)(de)(de)(de)核心部分(fen)(fen)則帶(dai)負(fu)電。因(yin)為重(zhong)力(li)和氣流的(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)選(xuan)效果(guo)，電正(zheng)點的(de)(de)(de)(de)小滴(di)(di)(di)被帶(dai)到云(yun)的(de)(de)(de)(de)上部，而(er)(er)(er)(er)帶(dai)負(fu)電的(de)(de)(de)(de)霰(xian)粒則停留(liu)在云(yun)的(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)、下部。

暖云的電荷堆集

在熱帶區域，有(you)一(yi)(yi)些云(yun)(yun)整個(ge)云(yun)(yun)體都位于0℃以(yi)上區域。因而(er)只含有(you)水(shui)(shui)滴而(er)沒有(you)固態水(shui)(shui)粒子。這種云(yun)(yun)叫暖云(yun)(yun)或(huo)水(shui)(shui)云(yun)(yun)。暖云(yun)(yun)也會出現雷(lei)電現象。在中緯度區域的(de)雷(lei)暴云(yun)(yun)，云(yun)(yun)體位于0℃等溫線(xian)一(yi)(yi)下的(de)部分，就是云(yun)(yun)的(de)暖區。在云(yun)(yun)的(de)暖區里也有(you)起(qi)電過程產生。

在(zai)雷雨云的(de)(de)(de)發展過程(cheng)中，上數機制在(zai)不同的(de)(de)(de)發展階(jie)段分別起效果。但是(shi)，最主要的(de)(de)(de)帶(dai)電(dian)機制還(huan)是(shi)因為水滴凍住造成的(de)(de)(de)。大(da)量觀(guan)測事(shi)實表明，只有當云頂(ding)呈(cheng)現纖維狀，絲(si)縷結(jie)構時，云彩發展成為雷雨云。飛機觀(guan)測發現，雷雨云中存在(zai)以冰、雪晶(jing)和霰粒為主的(de)(de)(de)大(da)量云粒子，而且大(da)量電(dian)荷的(de)(de)(de)堆集即(ji)雷雨云迅猛帶(dai)電(dian)機制，必須依(yi)靠霰粒生長過程(cheng)的(de)(de)(de)碰(peng)撞、撞凍和摩擦等才能產(chan)生。