应急科普 | 雷电是如何发生的？户外活动如何防范雷击风险？

5月18日

北京市怀柔区雁栖镇西栅子村

3名大学生夜爬未开放的箭扣野长城后

露营夜宿

19日清晨，3人被雷电击中

新闻发布后

迅速登上热搜

进入夏季

雷雨天气频发

如在恶劣天气下贸然爬山、露营

极易使自己陷入险境

自古以来，人们就意识到雷电的“破坏力”。古人曾认为“雷为天怒”，《论语》则要求人们遇到雷电时，要正襟危坐……这些无不体现着先人对雷电这一现象的敬畏。
东汉王充专门对雷电开展研究，认为雷电是“一声一气”，当阴阳相争时，剧烈地对抗、摩擦，形成雷电。
从现代科学理论来看，雷电是一种自然现象，发生在积雨云中，当云中的电荷分布不均，电场强度达到一定程度时，便会产生放电现象。闪电可分为云闪（主要指发生在云内、云间或云与空气之间的闪电）和地闪（指打到地面上的闪电），总体上云闪与地闪的比例约为3:1。

雷电一般产生于对流发展旺盛的积雨云中 图源：《气象知识》
这样看来，王充的理解已隐隐约约触碰到了雷电的本质，显示出先人从被动接受自然现象到主动解释自然规律的不断尝试。 关于雷电现象，公众感官上将其分为看到的“闪”和听到的“雷”。“闪”是巨大电流通过放电通道时释放能量产生的耀眼闪光。电流产生的加热效应导致周围空气迅速膨胀，形成冲击波，再经过空气传播，就成为我们听到的雷声。雷声的种类与人类距离闪电远近有关，当距离较近时，雷声就是爆裂声；当距离较远，雷声就是隆隆声。雷声和闪电的形成是同步的，但是在大气中声速远远小于光速，这就会造成先看到闪光，后听到雷声的情况，因此可以根据这个时间差来估算闪电的距离。由此看来，“闪电”“雷电”“打雷”实际是一回事，本文根据上下文的语境选用。 由于闪电距人类较远，因此其并非只有肉眼看到的体量。实际上，雷电通道短的有几百米，长的可伸展至几十公里到几百公里。雷电通常呈现出树枝状的分叉结构，但有些雷电通道却呈现光滑几乎无分叉的特征，有些雷电可能会在短时间内多次放电，这使得自然界中的雷电通道千姿百态，如蜘蛛般爬行舞动的蛛状闪电、“瘦成一道闪电”般的线状闪电、视觉上有一定宽度的带状闪电等，在中高层大气中也存在红色精灵、蓝色喷流等放电现象。更特别的，动画片《黑猫警长》中极为恐怖的“凶手”球状闪电，是不少“90后”的童年噩梦。据目击者描述，球状闪电能随气流起伏在近地空中自在飘飞或逆风而行，可通过开着的门窗进入室内，甚至可能碰到障碍物而引发爆炸。

雷暴 图片来源：世界气象组织 此前，世界气象组织（WMO）公布了迄今为止探测到的跨度最长的闪电——2018年10月31日发生于巴西南部的一道闪电，横向跨度709公里，相当于从湖北武汉直接闪到了上海。WMO同时还公布了持续时间最久的闪电——2019年3月4日阿根廷北部的一道闪电持续了惊人的16.73秒。 雷电常伴随大风、暴雨一起出现。但实际上，光打雷不下雨的情况也不少见，俗称“旱天雷”。甚至晴朗无云的天空中也会突然电闪雷鸣，宋代诗人杨万里诗中“平地跳雪山，晴空下霹雳”，记录的就是这种情况。
晴天打雷是因为闪电放电过程是可以在空气中延伸的。有时，闪电的放电通道从积雨云中延伸出来，经过相对较长的距离，在上方没有下雨、甚至没多少云的位置击中地面，这也就是所谓的“晴天霹雳”了。因此，“晴天霹雳”并不是说在万里无云的天气中凭空发生一次雷击，而是指附近雷暴过程中的雷电通道延伸出云外。对比之前的闪电分类，有时我们可以看到空中有闪电划过，但并未落地，这属于云闪；如果闪电最终击中了高楼大厦、房屋、树木等地面上的物体，就属于地闪。晴天霹雳和常见的雷电现象本质上是一样的，只是雷击位置不同而已。需要指出的是，在户外活动时，即使所处位置并未有狂风暴雨，但听到远处的雷声，也需要提高警惕，及早寻找合适的庇护场所，遵循防雷原则，确保安全。

5月5日凌晨，江西省共青城市上空电闪雷鸣，暴雨将至。摄影：胡皓
那雷电在哪些地方多发呢？以我国为例，**雷电主要集中在每年4月至9月，其中6月至8月为高发期。**从空间来看，我国东部湿润地区每年每平方公里平均发生6.7次闪电，西部寒旱地区约为1.9次。中国陆地区域闪电高发区主要分布在北回归线附近和以南的地区，包括广东和广西南部、海南岛中北部，最密集的地区每年每平方公里大约发生31.4次闪电，中国气象局雷电野外科学试验基地就选址在广东从化，有更多的机会获取闪电数据。而极低值区主要分布在西部的沙漠、戈壁滩和盆地内，包括塔里木盆地和塔克拉玛干沙漠、柴达木盆地、罗布泊和库姆塔格沙漠、准噶尔盆地的古尔班通古特沙漠等，每年每平方公里发生闪电次数低于0.2次。 闪电发生时，亮光可以照亮一片天空，伴随隆隆雷声，给人雷霆万钧之感。吕伟涛介绍，实际上，闪电输送的能量并没有想象中那么大，一次普通的地闪释放的能量大约为10亿焦耳。但是，它持续的时间往往非常短，最强烈的回击过程通常仅持续数十微秒（1微秒=0.000001秒），也就是说，这些能量是在瞬间释放的，威力绝对不容小觑。 据估计，全世界每年雷电导致的人员伤亡可达数千人甚至上万人。**人体遭受雷电伤害的方式可能是直接遭雷击伤害，也可能是因为接近雷电流泄放通路，以跨步电压等形式间接遭受伤害。**刘恒毅介绍，地闪回击电流强度可达数十到上百千安，这样的电流可以将人瞬间击穿，发生严重的伤害，甚至危及生命。同样的，**雷电击中建筑物、油库、输电线路、牧场、森林树木等人类经济、工作、生活场所，也会对各种财产造成直接损害。**而雷电以浪涌电压、电磁脉冲干扰等形式还会间接导致电力系统、通信系统、雷达设备，以及其他电子信息系统的故障或损坏。刘恒毅提醒，雷雨天气一定要提高警惕，万不可掉以轻心，公众应密切关注气象部门发布的预报预警信息。视频图片来源于网络，如有侵权请联系删除来源 | 中国气象报社等