章節8
彩虹為什麼多出現在夏天?
這主要是因為夏天常常下雷陣雨或陣雨,這些雨的範圍不大,往往是這邊天空在下雨,那邊天空仍閃耀著強烈的陽光。雨過以後,天空還漂浮著許多小水滴,當太陽光通過這些小水滴時,經過反射和折射作用,天空中美麗的彩虹就出現了。
冬天,天氣一般較冷,空氣幹燥,下雨機會少,陣雨就更少,多數是降雪,而降雪是不會形成虹的,所以冬天不大會出現虹。但在極少的情況下,天空中具有形成虹的適宜條件時,也有可能出現虹。彩虹為什麼是彎的?
一片水霧中的每一個小水滴都可以形成折射,但是對於地麵上的觀察者而言,符合條件,也就是滿足將折射後的光線能被觀察者看到的水滴,都隻分布在以觀察者眼睛為圓心的一個同心圓上。當觀察者位置做出一定改變的時候,這些符合條件的水滴的位置也發生了變化,但仍保持在同心圓上。所以,我們看到的彩虹總是彎曲的,並且呈現在我們眼前的必定是一個正圓的一部分弧。夜晚有彩虹嗎?
彩虹是由空中雨滴像三棱鏡那樣折射分解陽光而形成的,所以彩虹通常在白天有太陽的時候出現。然而,令人驚異的是,夜間的天空,也會出現彩虹,不過不是白天的日虹,而是月虹!
和白天的日虹一樣,晚上的月虹的形成也需要光源。雖然夜間沒有太陽,但如果有明亮的月光,大氣中又有適當的雲雨滴,便可形成月虹。由於月亮反射太陽光,所以月光也由赤、橙、黃、綠、青、藍、紫這七種可見的單色光組成,折射出的月虹也是彩色的。不過,月光畢竟比陽光弱得多,因此形成的月虹沒有日虹那麼明亮。閃電的產生
如果我們在兩根電極之間加很高的電壓,並把它們慢慢地靠近,它們靠近到一定的距離時,在它們之間就會出現電火花,這就是所謂“弧光放電”現象。
雷雨雲所產生的閃電,與這種“弧光放電”非常相似,隻不過閃電是轉瞬即逝,而電極之間的火花卻可以長時間存在。因為在兩根電極之間的高電壓可以人為地維持很久,而雷雨雲中的電荷經放電後很難馬上補充。
當雷雨雲聚集的電荷達到一定的數量時,在雲內不同部位之間或者雲與地麵之間就形成了很強的電場。電場強度平均可以達到幾千伏特/厘米,局部區域可以高達1萬伏特/厘米。這麼強的電場,足以把雲內外的大氣層擊穿,於是在雲與地麵之間或者在雲的不同部位之間以及不同雲塊之間激發出耀眼的閃光。這就是人們常說的閃電。如何判斷雷暴距離有多遠?
狂風、暴雨和烏雲覆蓋可能是雷暴閃電即將來臨的征兆。判斷雷暴何時到達,最簡單方法是:當聽到雷聲時,通過計算與看見閃電的間隔時間長短來判斷其所處位置與落雷的距離。由於光速比聲速大約快100萬倍,所以,在閃電與伴隨的雷聲之間,會有一定的時間差。如果看見閃電後和聽見雷聲之間,時間間隔5秒鍾,表示雷擊發生在離自己約15千米左右的位置;如果是1秒鍾,也就是一眨眼的時間就聽見雷聲,說明雷擊位置就在你附近300米處。當遇到雷暴天氣時,你可以記住每次聽到雷聲與看見閃電的時間間隔是越來越長,還是越來越短,以此來判斷雷暴是逐漸遠離而去,還是即將遭受雷擊。雷雨天氣時人為什麼不要站在大樹下?
雷電對停留在樹底下的人們的危害有三種形式:當人體與大樹接觸,強大的雷電流流經樹幹時產生的高電壓會把人擊倒,這通常稱為接觸電壓傷害。其次是人雖沒有與大樹接觸,但雷電流流經大樹幹時產生很高的電壓足以通過空氣對人體進行放電而造成傷害,通常稱為反擊傷害。再就是人雖沒有與大樹直接接觸,也距大樹有一定距離,但由於站在大樹底下,當強大的雷電流通過大樹流入地下向四周擴散時,會在不同的地方產生不同的電壓,而人體站立的兩腳之間存在著電位差,因而有電流流過人體造成傷害,這通常稱為跨步電壓傷害。
此外,由於雷暴的放電對象具有選擇性,雷電流總是選擇距離最近,最易導電的路徑向大地泄放,即容易對發生區域內最高的物體放電,因此在一個空曠的地方,樹、人往往都是最高的,所以往往就會被雷電擊中。因此,空曠的田野、沙灘、海麵甚至足球場、高爾夫球場,在雷暴天氣裏都是非常危險的地方。避雷針為什麼能避雷?
當雷電發生時,裝置避雷針是避免雷擊的有效方法。在房屋最高處豎一根金屬棒,棒下端連一條足夠粗的銅線,銅線下端連一塊金屬板埋入地下深處潮濕處。金屬棒的上端須是一個尖頭或分叉為幾個尖頭。有了這樣的裝置,當空中有帶電的雲時,避雷針的尖端因靜電感應就集中了異種電荷,發生尖端放電,與雲內的電相中和,避免發生激烈的雷電。但這種作用比較慢,如果雲中的積電很快,或是一塊帶有大量電荷的雲突然飛來,有時就會來不及按上述方式中和,於是就有強烈的放電,此時雷電仍會發生。但這時由於避雷針高過周圍物體,它的尖端又集中了與雲中的積電異號的電荷,如果雷電是在雲和地麵物之間發生,放電電流主要通過避雷針流入大地,因此,不會打在房屋或附近人的身上,隻會打在避雷針上了。所以,一方麵,避雷針的尖端放電作用會減少地麵物與雲之間打雷的可能性;另一方麵,到了不可避免時,它自己就負擔了雷的打擊,使房屋與人得到了安全。閃電為什麼總是蜿蜒曲折的?