閃電（Lightning）

閃電（Lightning）
台中縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

所謂閃電是指大氣層的放電現象，常常伴隨著打雷(thunder)出現，尤其是在大雷雨(thunderstorm)中，有時也會在塵暴(dust storm)與火山爆發(volcanic eruptions)中出現。在大氣放電過程中，閃電光(a bolt of lightning)的運動速度約60000 m/s，並達到溫度約30000℃。

閃電大多是由雷雲(thundercloud)或稱積雨雲(cumulonimbus)所形成的，而且可以分成四種：第一種是雲內放電(intracloud discharge)，第二種是雲間放電(intercloud discharge)，第三種是雲對空氣放電(cloud to air discharge)，第四種是雲對地放電(cloud to ground discharge)。目前研究最多的是雲對地放電。

上圖為雲間閃電，較為少見。 閃電的過程複雜、機制煩多，但若簡化成四個步驟可以是：第一階段先導(leader stroke)，這時由雷雲對下方空氣放電，此時肉眼看不見。第二階段階梯先導，這時接續在第一階段先導的尾端，分叉再對下方空氣放電，此時肉眼仍看不見。第三階段地面回擊，第二階段的階梯先導仍未到達地面，而此時地面受到靜電感應，也對空氣放電，兩股放電在空中相遇。第四階段放電發出閃光(flash)與雷聲(stroke)，這時也是造成損害最大的時候。

上圖的時間間距為0.32秒。

閃電放電是一種電漿(plasma)的狀態，因為大量的放電，造成周遭氣體的游離而形成等離子體。有人曾經想過：利用這種巨大能量釋放來做成閃電發電，但因發生時間太短暫與發生頻率不固定而不具商業價值。 閃電雖然對地面造成傷害，但卻是原始地球由有機化合物產生生命的關鍵，在目前人造閃電還沒有辦法成功複製出當初轉換的結果。閃電另外一個好處是可以將空氣中的氮固化，藉由高壓放電，空氣中的氮氣與氧氣化合而降落到地面，是原始地球養分的重要來源。 避免被雷擊的方法為裝置避雷針以及在雷雨時避免在孤立高聳的地形、植物與建築物旁。在民航機上也裝有避雷針，避免在飛行過程中遭遇雷擊。

參考資料:
http://en.wikipedia.org/wiki/Lightning