閃電,是大自然神秘而壯觀的現(xiàn)象之一。當閃電發(fā)生時,會放出大量的光和熱,沿途空氣被強烈加熱、水滴迅速氣化、體積驟然膨脹而產(chǎn)生沖擊波,使空氣產(chǎn)生猛烈的震動,此時產(chǎn)生的聲音就是雷鳴。
一般情況下,閃電多是在人們沒有防備的一瞬間發(fā)生并結(jié)束的,所以一直以來,閃電給我們的印象就是迅速、猛烈。早在戰(zhàn)國時代的《六韜》一書中,古人就對閃電的迅猛進行了總結(jié):“疾雷不及掩耳,迅電不及瞑目。”這句話就是我們今天常說的“迅雷不及掩耳”的出處。但是關(guān)于閃電的速度,學(xué)者和專家們一直沒有得出比較確切的結(jié)果。在網(wǎng)絡(luò)上搜索,結(jié)果更是千差萬別,同時會發(fā)現(xiàn)很多人認為“閃電的速度就是光速,就是30萬千米/秒”。而也有不少人表示不認同,并展開了激烈的爭論。那么閃電到底有多快,它和光速是不是一回事呢?
這得從閃電的發(fā)生過程說起。在一次正常的閃電前,云里的電荷分布是這樣的:云的上部以正電荷為主,中、下部以負電荷為主,底部有少量的正電荷。當正、負電荷的量達到一定的水平時,就會引起放電,這就是我們平常所見的閃電現(xiàn)象。閃電可以發(fā)生在同一塊云的不同部位之間,也可以發(fā)生在云與云之間以及云和地之間。發(fā)生在云地之間的閃電稱為云-地閃電。由于它與我們?nèi)祟惖幕顒雍蜕踩芮邢嚓P(guān),所以對它開展的研究也最多。
通過高速攝影儀器我們得知,一個完整的云-地閃電其實是由多次連續(xù)不斷的放電過程組成,這些放電過程沿著同一條通道,如同海浪一樣一波接一波,每兩波的時間間隔僅有百分之幾秒。每次放電一般包括先導(dǎo)和回擊兩個過程:先導(dǎo)主要是為閃電放電建立電離通道,相當于“鋪路”;當先導(dǎo)很接近地面時,就像接通了一根導(dǎo)線,強大的電流以極快的速度由地面流至云層,這一個過程稱為回擊,約需70微秒的時間。如果云層還有足夠的電量,就開始第二次的先導(dǎo)-回擊放電過程。一次完整的云-地閃電過程持續(xù)時間約0.2秒。
由于閃電是一種放電現(xiàn)象,所以它遵循與之相關(guān)的物理定律,本身的速度受到空氣電導(dǎo)率等很多因素的影響。很多專家和學(xué)者在閃電速度的數(shù)值方面進行了探索和研究,得出的結(jié)果差別也比較大。有關(guān)學(xué)者通過對多個閃電精細的科學(xué)觀測,發(fā)現(xiàn)閃電在不同的行進階段速度也有所不同,如閃電的先導(dǎo)過程的平均速度為1.5×105米/秒,約為光速的1/2000,而回擊過程的速度遠大于先導(dǎo)速度,為光速的1/10至1/3。美國能源部給出的閃電平均速度為1.45×108米/秒,大致為光速的一半。佛羅里達大學(xué)的學(xué)者通過研究,得出閃電的速度為1×105至1.4×106米/秒, 平均速度為4.4×105米/秒。
雖然這些數(shù)據(jù)不一定十分準確,但從中我們可以確定的是:閃電的速度遠低于光速,同時又遠高于雷聲的速度。之所以很多人認為閃電的速度就是光速,主要是把閃電發(fā)出的光傳播到我們眼中的速度,當成了閃電本身的速度。