|为何先看到闪电,再听到雷声?聊聊十万个为什么也没讲的事


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闪电和雷声同时产生 , 为何我们先看见闪电 , 再听到雷声呢?关于这个问题 , 或许很多人知道答案 , 但是大家或许并不了解深层原因 , 接下来我们将详细了解下这个过程 , 看看是否跟你想的一致 。
一、为何闪电和雷声同时产生?我们最常见的是云中放电 , 一般发生在对流层 , 也就是从地表向上 , 高到约11千米左右的部分 , 对流层的热点是 , 高度越高 , 温度越低 。
关于闪电产生的原因 , 没有完全探明 , 目前接受度最广的说法如下:
积雨云是闪电的温床 , 积雨云一般高度可达1万米以上 , 我们知道对流层高空温度很低 , 实际上冰晶在5千米以上就会形成 。 当积雨云内的雨滴冻结 , 带正电离子会集中在雨滴内冷的地方 , 带负电离子会集中在雨滴内较暖的地方 , 这是实验已经证实的情况 。
因此雨滴外部较冷 , 带正电 , 雨滴内部较暖 , 带负电 。
随着雨滴进一步冻结为冰晶 , 最终会发生破裂 , 此时雨滴外部带正电的壳 , 会破裂成碎片 , 随着气流运动到上方 , 而较重的雨滴内核 , 则携带负电聚集在云底 。
当云内电荷差异累积到约数百万甚至上亿伏特时 , 就会在云间、云内和云底之间发生放电现象 。 这就好比电容器因为电压过大 , 被击穿了一样 。
击穿瞬间产生了闪电 , 闪电周围的空气在不到1秒的时间内 , 加热到约33000摄氏度 , 空气因为快速加热 , 产生气爆炸式的膨胀 , 进而产生声波 , 这就是雷声 。
由此可见 , 雷声跟闪电是同时产生的 。
二、为何先看到闪电后听到雷声?雷声跟闪电本质就是声音和光 , 而光(闪电)的传播速度远远大于声音(雷声)的传播速度 。 具体来说 , 光速大约在30万公里每秒 , 而声速大约在343米每秒 , 也就是光比声音大致快100万倍 , 这是什么概念?
如果光和声音比赛 , 同时绕地球一周 , 对于光来说 , 只需要约0.134秒 , 而对于声音 , 则需要大约32小时 。
我们通过这个特性 , 可以简单估算闪电距离我们有多远 。
假如闪电距离人1000米 , 当人看到闪电后 , 过大约3秒钟 , 才会听到雷声 。 一看到闪电 , 立刻心中默默数秒 , 然后一秒对应距离大致在333米左右 , 算出结果后 , 害怕打雷的同学或许就能安心了 。
【|为何先看到闪电,再听到雷声?聊聊十万个为什么也没讲的事】光比声音快100万倍 , 一般《十万个为什么》解释到这里 , 就止步了 , 如果把这原因当问题 , 背后有没有更深层次的原理呢?
三、为何光比声音速度快?光波是电磁波 , 而声音则是机械波 。 这两种波的差异 , 决定了它们传播速度的差异 。
首先说电磁波 , 光波作为波长在380到800纳米之间的电磁波 , 本身就是从原子、分子内辐射出的高频电磁场 , 这个过程属于核反应 , 具有极高的能量 , 因此不需要介质就能传播 。
而声音作为机械波 , 本质由物体的振动产生 , 类似多米诺骨牌一样 , 所以必须依靠介质传播 。 一旦没有介质 , 比如人进入太空 , 就无法听到声音 。
光波依靠电磁场传播 , 并且光波的产生需要极高的能量 , 相比之下 , 物体振动能量低得多 , 并且还离不开介质 , 上述差异使得光比声音速度快 。
回到问题:为何先看见闪电 , 再听到雷声呢?你是不是有了更深的认识呢?
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