雷電
雷電是伴有閃電和雷鳴的一種雄偉壯觀而又有點令人生畏的放電現象。雷電一般產生於對流發展旺盛的積雨雲中，因此常伴有強烈的陣風和暴雨，有時還伴有冰雹和龍捲風。積雨雲頂部一般較高，可達20公里，雲的上部常有冰晶。冰晶的凇附，水滴的破碎以及空氣對流等過程，使雲中產生電荷。雲中電荷的分布較複雜，但總體而言，雲的上部以正電荷為主，下部以負電荷為主。因此，雲的上、下部之間形成一個電位差。當電位差達到一定程度後，就會產生放電，這就是我們常見的閃電現象。閃電的的平均電流是3萬安培，最大電流可達30萬安培。閃電的電壓很高，約為1億至10億伏特。一個中等強度雷暴的功率可達一千萬瓦，相當於一座小型核電站的輸出功率。放電過程中，由於閃道中溫度驟增，使空氣體積急劇膨脹，從而產生衝擊波，導致強烈的雷鳴。 帶有電荷的雷雲與地面的突起物接近時，它們之間就發生激烈的放電。在雷電放電地點會出現強烈的閃光和爆炸的轟鳴聲。這就是人們見到和聽到的閃電雷鳴。
雷雲的形成
產生雷電的條件是雷雨雲中有積累並形成極性。科學家們對雷雨雲的帶電機制及電荷有規律分布，進行了大量的觀測和試驗，積累了許多資料，並提出各種各樣的解釋，有些論點至今還有爭論。
1. 對流雲初始階段的“離子流”假說。
大氣中存在這大量的正離子和負離子，在雲中的雨滴上，電荷分布是不均勻的，最外邊的分子帶負電，裡層的帶正電，內層比外層的電勢差約高0.25V。為了平衡這個電勢差，水滴就必須優先吸收大氣中的負離子，這就使水滴逐漸帶上了負電荷。當對流發展開始時，較輕的正離子逐漸的被上升的氣流帶到雲的上部；而帶負電的雲滴因為比較重，就留在了下部，造成了正負電荷的分離。
2. 冷雲的電荷積累
當對流發展到一定階段，雲體伸入0℃層以上的高度後，雲中就有了過冷水滴、霰粒和冰晶等。這種由不同相態的水汽凝結物組成且溫度低於0℃的雲，叫冷雲。冷雲的電荷形成和積累過程有如下幾種：
① 過冷水滴在霰粒上撞凍起電
在雲層重有許多水滴在溫度低於0℃時也不會凍結，這種水滴叫過冷水滴。過冷水滴是不穩定的，只要它們被輕輕地震動一下，就馬上凍結稱冰粒。當過冷水滴與霰粒碰撞時，會立即凍結，這叫撞凍。當發生撞凍時，過冷水滴外部立即凍成冰殼，但它的內部仍暫時保持著液態，並且由於外部凍結放的潛熱傳到內部，其內部液態過冷水的溫度比外面的冰殼高。溫度的差異使得凍結的過冷水滴外部帶上正電，內部帶上負電。當內部也發生凍結時，雲滴就膨脹分裂，外表皮破裂成許多帶正電的冰屑，隨氣流飛到雲層上部，帶負電的凍滴核心部分則附在較重的霰粒上，使霰粒帶負電並留在雲層的中下部。
② 冰晶與霰粒的摩擦碰撞起電
霰粒是由凍結水滴組成的，成白色或乳白色，結構比較鬆脆。由於經常有冷水滴與它撞凍並釋放潛熱，它的溫度一般比冰晶高。在冰晶中含有一定量的自由離子（OH-和H+），離子數隨溫度升高而增多。由於霰粒與冰晶接觸部分存在著溫度差，高溫端的自由離子必然要多於低溫端，因而離子必然從高溫端向低溫端遷移。離子遷移時，帶正電的氫離子速度較快，而帶負電的較重的氫氧根離子則較慢。因此，在一定時間內就出現了冷端氫離子過剩的現象，造成了高溫端為負，低溫端為正的電極化。當冰晶與霰粒接觸後，又分離時，溫度較高的霰粒就帶上了負電，而溫度較低的冰晶就帶上了正電。在重力和上升氣流的作用下，較輕的帶正電的冰晶集中到雲的上部，較重的帶負電的霰粒則停留在雲層的下部，因而造成了冷雲的上部帶正電而下部帶負電。
③ 水滴因含有稀薄鹽分而起電
出了上述冷雲的兩種起電機制外，還有人提出了由於大氣中水滴含有稀薄鹽分而產生起電機制。當雲滴凍結時，凍的晶格中可以容納負的氯離子，卻排斥正的鈉離子。因此，水滴凍結的部分帶負電，而未凍結的部分帶正電(水滴凍結時是從裡向外進行的)。由於水滴凍結而成的霰粒在下落的過程中，摔掉表面還未來得及凍結的水分，形成許多帶正電的小雲滴，而凍結的核心部分則帶負電。由於重力和氣流的分選作用，電正點的小滴被帶到雲的上部，而帶負電的霰粒則停留在雲的中、下部。
3. 暖雲的電荷積累
在熱帶地區，有一些雲整個雲體都位於0℃以上區域。因而只含有水滴而沒有固態水粒子。這種雲叫暖雲或水雲。暖雲也會出現雷電現象。在中緯度地區的雷暴雲，雲體位於0℃等溫線一下的部分，就是雲的暖區。在雲的暖區里也有起電過程發生。
在雷雨雲的發展過程中，上數機制在不同的發展階段分別起作用。但是，最主要的帶電機制還是由於水滴凍結造成的。大量觀測事實表明，只有當雲頂呈現纖維狀，絲縷結構時，雲彩發展成為雷雨雲。飛機觀測發現，雷雨雲中存在以冰、雪晶和霰粒為主的大量雲粒子，而且大量電荷的積累即雷雨雲迅猛帶電機制，必須依靠霰粒生長過程的碰撞、撞凍和摩擦等才能發生。
閃電是什麼
暴風雲通常產生電荷，底層為陰電，頂層為陽電，而且還在地面產生陽電荷，如影隨形地跟著雲移動。陽電荷和陰電荷彼此相吸，但空氣卻不是良好的傳導體。陽電奔向樹木、山丘、高大建築物的頂端甚至人體之上，企圖和帶有陰電的雲層相遇；陰電荷枝狀的觸角則向下伸展，越向下伸越接近地面。最後陰陽電荷終於克服空氣的阻障而連線上。巨大的電流沿著一條傳導氣道從地面直向雲涌去，產生出一道明亮奪目的閃光。一道閃電的長度可能只有數百千米，但最長可達數千米。
閃電的溫度，從攝氏一萬七千度至二萬八千度不等，也就是等於太陽表面溫度的3~5倍。閃電的極度高熱使沿途空氣劇烈膨脹。空氣移動迅速，因此形成波浪並發出聲音。閃電距離近，聽到的就是尖銳的爆裂聲；如果距離遠，聽到的則是隆隆聲。你在看見閃電之後可以開動秒表，聽到雷聲後即把它按停，然後以3來除所得的秒數，即可大致知道閃電離你有幾千米。
閃電的類型
曲折開叉的普通閃電稱為枝狀閃電。枝狀閃電的通道如被風吹向兩邊，以致看來有幾條平行的閃電時，則稱為帶狀閃電。閃電的兩枝如果看來同時到達地面，則稱為叉狀閃電。
閃電在雲中陰陽電荷之間閃爍，而使全地區的天空一片光亮時，那便稱為片狀閃電。
未達到地面的閃電，也就是同一雲層之中或兩個雲層之間的閃電，稱為雲間閃電。有時候這種橫行的閃電會行走一段距離，在風暴的許多公里外降落地面，這就叫做“晴天霹靂”。
閃電的電力作用有時會在又高又尖的物體周圍形成一道光環似的紅光。通常在暴風雨中的海上，船隻的桅桿周圍可以看見一道火紅的光，人們便借用海員守護神的名字，把這種閃電稱為“聖艾爾摩之火”。
超級閃電指的是那些威力比普通閃電大100多倍的稀有閃電。普通閃電產生的電力約為10億瓦特，而超級閃電產生的電力則至少有1000億瓦特，甚至可能達到萬億至100000億瓦特。
紐芬蘭的鐘島在1978年顯然曾受到一次超級閃電的襲擊，連13公里以外的房屋也被震得格格響，整個鄉村的門窗都噴出藍色火焰。
襲擊的時間
就在你閱讀這篇文章的時候，世界各地大約正有1800個雷電交作在進行中。它們每秒鐘約發出600次閃電，其中有100次襲擊地球。
烏干達首都坎帕拉和印尼的爪哇島，是最易受到閃電襲擊的地方。據統計，爪哇島有一年竟有300天發生閃電。而歷史上最猛烈的閃電，則是1975年襲擊辛巴威鄉村烏姆塔里附近一幢小屋的那一次，當時死了21個人。
雷電發生的頻率與特性
特性在任何給定時刻，世界上都有1800場雷雨正在發生，每秒大約有100次雷擊。在美國，雷電每年會造成大約150人死亡和250人受傷。全世界每年有4000多人慘遭雷擊。在雷電發生頻率呈現平均水平的平坦地形上，每座300英尺高的建築物平均每年會被擊中一次。每座1200英尺的建築物，比如廣播或者電視塔，每年會被擊中20次，每次雷擊通常會產生6億伏的高壓。
每個從雲層到地面的閃電實際上包含了在60毫秒間隔內發生的3到5次獨立的雷擊，第一次雷擊的峰值電流大約為2萬安培，後續雷擊的峰值電流減半。最後一次雷擊之後，可能會有大約150安培的連續電流，持續時間達100毫秒。
經測量，這些雷擊的上升時間大約為200納秒或者更快。通過2萬安培和200納秒，不難計算得到dI/dt的值是每秒10^11安培！
1975年襲擊辛巴威鄉村烏姆塔里附近一幢小屋的雷暴，導致當時死了21個人。
雷電的危害
閃電的受害者有2/3以上是在戶外受到襲擊。他們每3個人中有兩個倖存。在閃電擊死的人中，85%是男性，年齡大都在10歲至35歲之間。死者以在樹下避雷雨的最多。
蘇利文也許是遭閃電襲擊的冠軍。他是退休的森林管理員，曾被閃電擊中7次。閃電曾經燙焦他的眉毛，燒著他的頭髮，灼傷他的肩膀，扯走他的鞋子，甚至把他拋到汽車外面。他輕描淡寫地說：“閃電總是有辦法找到我。”
雷電對人體的傷害，有電流的直接作用和超壓或動力作用，以及高溫作用。當人遭受雷電擊的一瞬間，電流迅速通過人體，重者可導致心跳、呼吸停止，腦組織缺氧而死亡。另外，雷擊時產生的是火花，也會造成不同程度的皮膚燒灼傷。雷電擊傷，亦可使人體出現樹枝狀雷擊紋，表皮剝脫，皮內出血，也能造成耳鼓膜或內臟破裂等。
中國是一個多自然災害的國家，跟地理位置有著不可分割的關係，雷電災害在中國也有不少，最為嚴重的是廣東省以南的地區，東莞、深圳、惠州一帶的雷電自然災害已經達到世界之最，這些地方也是因為大氣層位置比較偏低所造成的影響。紐約是雷電災害最多的地區在近幾年更是明顯加強，我國的東莞近最為嚴重，雷電所帶來的經濟虧損在夏季5-8月之間，東莞當季的GDP比例虧損度接近6%，上千萬的經濟虧損，也是一大嚴重的自然災害多發區域。多起雷電傷人事件在東莞地區每年都會發生，達到了全世界雷擊人事件最頻繁，最多的地區。在中國，乃至全世界的雷電受災重區之一。
防雷擊須知
雷電發生時產生的雷電流是主要的破壞源，其危害有直接雷擊、感應雷擊和由架空線引導的侵入雷。如各種照明、電訊等設施使用的架空線都可能把雷電引入室內，所以應嚴加防範。
一、雷擊易發生的部位1.缺少避雷設備或避雷設備不合格的高大建築物、儲罐等；
2.沒有良好接地的金屬屋頂；
3.潮濕或空曠地區的建築物、樹本等；
4.由於煙氣的導電性，煙囪特別易遭雷擊；
5.建築物上有無線電而又沒有避雷器和沒有良好接地的地方。
1.建築物上裝設避雷裝置。即利用避雷裝置將雷電流引入大地而消失。
2.在雷雨時，人不要靠近高壓變電室、高壓電線和孤立的高樓、煙囪、電桿、大樹、旗桿等，更不要站在空曠的高地上或在大樹下躲雨。
3.不能用有金屬立柱的雨傘。在郊區或露天操作時，不要使用金屬工具，如鐵撬棒等。
4.不要穿潮濕的衣服靠近或站在露天金屬商品的貨垛上。
5.雷雨天氣時在高山頂上不要開手機，更不要打手機。
6.雷雨天不要觸摸和接近避雷裝置的接地導線。
7.雷雨天，在戶內應離開照明線、電話線、電視線等線路，以防雷電侵人被其傷害。
8.在打雷下雨時，嚴禁在山頂或者高丘地帶停留，更要切忌繼續蹬往高處觀賞雨景，不能在大樹下、電線桿附近躲避，也不要行走或站立在空曠的田野里，應儘快躲在低洼處，或儘可能找房層或乾燥的洞穴躲避。
9.雷雨天氣時，不要用金屬柄雨傘，摘下金屬架眼鏡、手錶、褲帶，若是騎車旅遊要儘快離開腳踏車，亦應遠離其它金屬制物體，以免產生導電而被雷電擊中。
10.在雷雨天氣，不要去江、河、湖邊游泳、划船、垂釣等。
11.在電閃雷鳴、風雨交加之時，若旅遊者在旅店休息，應立即關掉室內的電視機、收錄機、音響、空調機等電器，以避免產生導電。打雷時，在房間的正中央較為安全，切忌停留在電燈正下面，忌依靠在柱子、牆壁邊、門窗邊，以避免在打雷時產生感應電而致意外。
當發生雷擊時，旅伴應立即將病人送往醫院。如果當時呼吸、心跳已經停止，應立即就地做口對口人工呼吸和胸外心臟按摩，積極進行現場搶救。千萬不可因急著運送去醫院而不作搶救，否則會貽誤病機而致病 死亡。有時候，還應在送往醫院的途中繼續進行人工呼吸和胸外心臟按摩。此外，要注意給病人保溫。若有狂躁不安、痙攣抽搐等精神神志症狀時，還要為其作頭部冷敷。對電灼傷的局部，在急救條件下，只需保持乾燥或包紮即可。
雷雨天氣發生時，即使在安裝了避雷針的情況下，也應該迅速拔掉室內電視、電冰櫃以及天線電源的插頭，防止空間電磁波干擾造成不必要的損失。此外，從電閃雷鳴的形成和發生過程來看，空曠場地上、建築物頂上、高大樹木下、靠近河湖池沼以及潮濕地區是雷擊事故多發區。
全國建築物電氣裝置標準化技術委員會委員王宏民：在室外，要考慮到雷電活動區域，看雷電活動遠近，一般是聽雷聲就能判斷出遠近，不要躲到避雷針和大樹下面。在空曠的地方不要打雨傘，因為雨傘有針尖，電場強度要集中些。不要在空曠地方打手機。要蹲下來，兩腳併攏。
專家最後強調，如遇雷雨天氣，市民最好躲入一棟裝有金屬門窗或設有避雷針的建築物內。一輛金屬車身的汽車也是最好的“避雷所”，一旦這些建築物或汽車被雷擊中，它們的金屬構架或避雷裝置或金屬本身會將閃電電流導入地下。
