雷电是雷雨云之间或在云地之间产生的放电现象，雷雨云是产生雷电的先决条件。那么雷雨云是怎样形成的？
一、雷雨云的形成
（一）雷雨云的宏观结构
雷雨云是对流云发展的成熟阶段，它往往是从积云发展起来的。发展完整的对流云，其生命史可以分为以下三个阶段：
1. 形成阶段：这一阶段主要是从淡积云向浓积云发展。
云的垂直尺度有较大的增长，云顶轮廓逐渐清楚，呈圆孤状或菜花形，云体耸立成塔状。这样的云我们在盛夏常常看到。在形成阶段中，云中全部为比较规则的上升气流，在云的中、上部为最大上升气流区。上升气流的垂直廓线呈抛物线型。在形成阶段，一般不会产生雷电。
2. 成熟阶段：从浓积云发展成积雨云，就伴随雷电活动
和降水，这是成熟阶段的征象。在成熟阶段，云除了有规则的上升气流外，同时也有系统性的下沉气流。上升气流通常在云的移动方向的前部。往往在云的右前侧观测到最强的上升气流。上升气流一般在云的中、上部达到最大值，可以超过1)。
3. 消散阶段：一阵电闪雷鸣、狂风暴雨之后，雷雨云就
进入了消散阶段。这时，云中已为有规则的下沉气流所控制。云体逐渐崩溃，云上部很快演变成中、高云系，云底有时还有一些碎积云或碎层云。
25—30米／秒(见图
图1 一块雷雨云的气流结构示意图
（二）雷雨云的微物理结构：
一块成熟的雷雨云，其顶部可以伸展到－40℃的高度(约l万米以上)，而云底部的温度却在10℃以上。由于云体在垂直方向上跨过了这么宽的温度范围，因而云中水汽凝结物的相态就很不一样。在云中有水滴，过冷却水滴、雪晶、冰晶等(见图2)。我们把雷雨云按温度高低来分层，便可以看：在温度高于0℃的“暖层”的云中，全部是水滴(包括云滴)，在温度0至－8℃的云层中，即有较多的过冷却水滴(温度低于0℃的水滴)，也有一些雪晶、冰晶；在温度低于－20℃的云层中，由于过冷却水滴自然冻结的概率大为增加，云中冰晶的天然成冰核作用更为显著，故云中基本上都是雪晶和冰晶了。在成熟阶段的雷雨云中，发生着非常复杂的微物理过程，在云的“暖层”，有水滴之间由于大小不同而发生的重力碰撞，也有湍流碰撞和电、声碰撞过程。同时，有大水滴在气流作用下发生变形，破碎而产生“连锁反应”；还有由云的“冷层”中掉到“暖层”中来的大雪花、霰等的融化等。在温度0℃至－20℃的云层中，水汽由液态往固态转移十分活跃，冰、雪晶的粘连，大冰晶破碎等也很频繁。在低于－20℃的云层中，也还有冰晶之间的粘连和大冰晶的破碎过程发生。在雷雨云中发生的所有这此微物理过程，都可以导致云中水汽凝结物电学状态的改变，对于雷雨云的起电有十分重要的贡献。
图2 一块雷雨云的微物理结构示意图
（三）雷雨云起电机理
雷雨云起电的机理目前主要有四种理论：
i. 水滴破裂效应：云中水滴在高速气流中作激烈运动，分
裂成一些带负电的较大颗粒和带正电的较小颗粒，后者同时被上升气流携带到高空，前者落在低空，这样正负两种电荷便在云层中被分离，这也就是造成负电的原因。 ii.
吸电荷效应：由于宇宙射线或其它电离作用，大气中存
90％的云层下部带
在正负离子，又因为空间存在电场，在电场力的作用下正负离子在云的上下层分别积累，从而使雷雨云带电，又称感应起电。 iii.
水滴冻冰效应：水滴在结冰过程中会产生电荷，冰晶带
正电荷，水带负电荷，当上升气流把冰晶上的水分带走时，就会导致电荷的分离，而使雷雨云带电。 iv.
温差起电效应：实验证明在冰块中存在着正离子（H+）
和负离子（OH-），在温度发生变化时，离子发生扩散运动并相互分离。积雨云中的冰晶和雹粒在对流的碰撞和摩
擦运动中会造成温度差异，并因温差起电，带电的离子又因重力和气候作用而分离扩散，最后达到一定的动态平衡。
综上所述，雷雨云起电可能是某一机理也可能是多种机理的效应而产生的。
二、闪电
由于雷雨云中不同部位聚集着不同极性的电荷，当电荷积累到一定程度时，在云团之中，云团与云团之间，云团与地面之间会产生很强的电场，当电场强度达到空气击穿强度时，便会发生正负电荷之间的放电现象，这种瞬间的强火花放电就是闪电。闪电的雷击过程中产生了强大的雷电流（目前观测到的最大雷电电流幅值为430KA）和高电压（雷电通道两端电位差可达上万伏），因此按功率为电压与电流之积计算，雷电具有极强大的功率，从而构成一次爆炸过程。雷电直击到地面的建筑物和各种生物上，因其电效应，热效应和机械力会造成严重的破坏和灾害。雷电的强大的破坏力，主要是由于它把雷云蕴藏的能量在极短促的几十微秒中释放出来，它的功率巨大，但是由于放电时间太短，以功率乘以时间得出功的数值却很小，只有几十千瓦小时。这里主要讲的是直击雷，对雷击电磁脉冲将在后边章节着重介绍。
（一）闪电的分类
闪电可以按其形状分为：线状闪电、带状闪电、片状闪电，联球状闪电和球型闪电。
? 线状闪电：最常见的一种闪电，我们常常看到这种闪
电呈倒置的树枝状，其实是若干次线状闪电的组合，由于几次发生闪电之间的时间极短，用肉眼很难分辨出。
? 带状闪电：仍是线状闪电的一种，只不过是在闪电过
程中恰巧有水平大风吹经闪电通道的空间，将几次线状闪电放电的通道吹的分开，用肉眼看去闪电通道变宽了。
? 片状闪电：线状闪电被云体遮住了，闪电的光照亮了
上部的云或反射的光映入人眼中，闪电呈片状的亮光。
? 球状闪电：又称球型雷、滚地雷，不但出现在雷雨天
气中，在晴天时也偶有出现。其形状大多是球形，直径可达几十厘米，多呈橙色和红色，有些还带有硫磺或臭氧的味道。球型雷多顺风或沿着物体移动，但也发现过垂直运动或逆风而动的情况。对它的起因有许多不同的假设，至今未探明其奥秘。
? 联珠状闪电：很少见的一种闪电，有人认为它是一串
球型雷组成的。
闪电也可按其发生的空间位置而分成：云内闪电、云际闪电（云闪）、云地闪电（地闪）等。其中地闪又称直击雷、落地雷，是防雷研究的主要对象。
（二）地闪的结构
在雷云对地的放电中，90%左右的地闪是在负极性的雷云和正极性的大地（含地面建筑物等）之间发生的，一般称为负极性雷击。相反，约有10%的雷击呈正极性。因此，且以负极性雷击为例说明地闪的结构和过程。
在负极性雷云的感应下，地面呈现正极性电荷，并且随电场分布的变化可以迅速集中到某个地点。然而，雷云与大地电场之间的空气仍然是绝缘的，必须形成导电通道，地闪才能发生。于是，在大气电场强度达到一定程度时，大气中的电子有足够大的动能撞击空气分子，使其电离并加入撞击，这种现象如同雪崩，为形成雷电通道起开路先锋的作用。雷电随着雷电通道的开辟而向地面探索着前进。这种梯级先导称为流柱，流柱在寻找一条电阻最小的通道，有时遇到阻力，便另辟通道，于是空中便出现了不同形状的枝叉。在经过多次放电，消失，再放电，再消失之后，梯级先导的通道前端已到达离地面很近的距离（10m~100m），这时它的趋向开始受到地面物体的影响。可以这样理解，从通道前端伸出一支长10m~100m的长臂向四周探索着，这个臂长叫做“击距”在标准中叫做“滚球半径”其长短与雷电流幅值大小成正比。一旦接触到地面物体或与地面提前先导相会便发生了闪击，从地面物上冲出一股明亮的光柱，沿放电主通道达到雷云，完成一次回击放电或主放电。几十毫秒之后，由雷云中伸出一条较暗的光柱，沿已开辟的主放电通道冲向地面，这就是第二次回击放电，以及第三、四次，最多达26次放电。这种多次放电只见于负极性雷击，正极性雷击只有一次放电。另有一种叫长时间放电雷击。雷击的三种形式见图6、图7和图12。
雷电基本知识
