從遠(yuǎn)古時(shí)代開始，地球上就處處電閃雷鳴，顯示大自然的巨大力量。盡管閃電引起的“上帝之火”烤熟了野獸，讓人類學(xué)會用火從而告別茹毛飲血凄寒長夜的苦難，但人類對閃電卻總是充滿畏懼。于是古希臘神話里就有了手持電錘的宙斯，對誰不滿意就電他一電以顯示其至高無上的神權(quán)。或許是擔(dān)心雷霆之怒和閃電之兇同時(shí)發(fā)作無法遏制吧，在中國古代神話里，雷和電是兩權(quán)分離的狀態(tài)：“雷公”和“電母”，有趣的是，在民間傳說里，雷公總是一副兇神惡煞的樣子，而“電母”卻婀娜多姿。不知道您在電閃雷鳴之夜注意到?jīng)]有，“電母”的每次出場，幾乎都是帶妝上陣的，而且是彩妝!

要見識電母的彩妝，首先我們要搞清楚閃電是什么。面對如此兇悍無比的閃電，人們都是躲得遠(yuǎn)遠(yuǎn)的，以免五雷轟頂之災(zāi)。唯獨(dú)充滿好奇心的物理學(xué)家不怕危險(xiǎn)——1752年富蘭克林就決定“釣”閃電回來研究研究：他的誘餌是一個(gè)風(fēng)箏，骨架是用銅線做的，引線上面掛一串金屬鑰匙用于把電導(dǎo)出以便收集。雷雨淋濕了風(fēng)箏線，一陣霹靂，閃電就順著絲線導(dǎo)入到了他的簡易電收集器里。之后，富蘭克林欣喜地發(fā)現(xiàn)，原來閃電就是——電!這不廢話嘛?可事實(shí)上在那個(gè)時(shí)代，人們對于摩擦起電的電已經(jīng)有所了解，但卻沒人相信閃電也是電，或者沒人想象到原來電的威力是如此之大。富蘭克林的實(shí)驗(yàn)證明，閃電和摩擦起電的電是一種東西造成的，這就是我們今天所認(rèn)識的電荷。普羅米修斯偷來天火給人類溫暖，而富蘭克林則揭示了閃電的本質(zhì)，讓人們意識到電的巨大能量和潛在應(yīng)用前景。后來通過一系列優(yōu)秀物理學(xué)家，諸如伏特、安培、法拉第、特斯拉、庫侖等人的不懈努力，人們對電的認(rèn)識不斷加深。

今天的人們已經(jīng)清楚地懂得，原來電就是電荷的移動造成的結(jié)果：電荷在電場里的定向運(yùn)動形成了電流，而電流通過媒介時(shí)通常會發(fā)光發(fā)熱，形成了人們通俗意義上感覺到的“電”。電荷之所以會運(yùn)動，根本原因還在于電荷之間的相互作用，即同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸引。“閃電”其實(shí)也就是大氣中的電流。當(dāng)云層中的電荷積累到一定程度的時(shí)候，它和地面之間就形成了一個(gè)強(qiáng)大的電場，借助潮濕的空氣而在瞬間劇烈放電，通過大氣傳導(dǎo)到了地面上，形成了閃電奇觀。

閃電的魅力不僅在于它擁有巨大的能量——可以瞬間燒焦或者摧毀一些高聳的物體，而且還能發(fā)出劇烈的光芒。最有趣的是，這些光芒顏色和形狀還各有不同——這就是“電母”的彩妝。最為常見的閃電是白色的(或許是“電母”的素顏)，也有紅色、綠色和紫色的。1974年6月23日，前蘇聯(lián)天文學(xué)家契爾諾夫還曾經(jīng)在扎巴洛日城看見一次“黑色閃電”，即不發(fā)光的閃電!難道這是穿著隱身衣的“電母”?閃電的形狀，大部分都是樹枝狀的，也有珍珠狀和火箭狀的，最為厲害的是球形閃電，破壞力極強(qiáng)。

形成多姿多彩的閃電的原因就比較復(fù)雜了。電流是電場中運(yùn)動著的大量電荷，那么勢必帶著一定的能量。當(dāng)電荷在媒介中運(yùn)動時(shí)，會受到各種各樣的阻礙——雜質(zhì)、缺陷、熱運(yùn)動的粒子等各種散射中心都會影響到電子的運(yùn)動狀態(tài)，這就造成了電阻。電子在散射的過程中，把能量傳遞給了其他粒子，使得物體溫度升高，這就是電流的熱效應(yīng)起源。造成電流的電場分布情況決定了電流分布情況(嚴(yán)格來說還有磁場的影響)，電流朝不同的方向電離并擊穿空氣，形成了多支分叉的閃電。至于閃電不同的顏色，其實(shí)就是光的波長不同而已。如果都是在真空中傳播的話，那不同顏色的光其實(shí)就是它們光子的振動頻率不同。換句話而言，不同顏色的光實(shí)際上就是不同能量的光!空氣中實(shí)際上存在著各種各樣的粒子或者氣體分子，當(dāng)閃電把巨大的能量釋放出來的時(shí)候，電荷與這些粒子的劇烈碰撞將使得能量發(fā)生轉(zhuǎn)移，而粒子回到低能量的穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)就必須釋放一定能量的光子出來。這些不同能量的光子聚集在一起，就形成了不同顏色的閃電光芒。因?yàn)榇髿鈱拥讓拥臍怏w基本上是混合均勻的，所以閃電發(fā)出的光大部分都是白光，其中混雜著各種能量光子；而紫光則是高能閃電電離空氣的結(jié)果，反之低能端就是紅光。實(shí)際上，不同的氣體被電離后放電，形成光的顏色是不一樣的。如氦氣為粉紅、氖氣為紅、氬氣為紫藍(lán)、氪氣為黃綠色、氡氣為白——因?yàn)樗鼈兯苓_(dá)到的能量不一樣，從而放出的光子能量也有所不同。我們還要注意的是，閃電在瞬間的劇烈高溫也會使得某些氣體產(chǎn)生一些化學(xué)反應(yīng)，生成有顏色的氣體，如氮氧化物之類。至于黑色閃電，有人猜測可能是分子氣凝膠聚集物電離產(chǎn)生出來的，這類閃電極其容易形成球形，危險(xiǎn)性非常大。上述這些就是閃電顏色的秘密，或者通俗地說，“電母”是啥臉色(顏色)，還得看她“脾氣”(能量)到底有多大!

氣體放電現(xiàn)象在我們的日常生活中并不陌生，抬頭看看房頂?shù)臒晒鉄艄芫褪菤怏w放電的典型應(yīng)用。通過兩端的電極把燈管里的氣體電離，高速的氣體離子撞擊到涂有熒光粉的管壁而發(fā)出熒光。而我們看到五彩繽紛的霓虹燈，就是采用氣體放電原理。只要燈管里充不同的氣體，就可以得到各種不同顏色的光源。人們常給燈管充鹵素氣體做成鹵素?zé)簦@樣不僅可以保護(hù)燈絲大大延長燈泡壽命，而且可以方便地調(diào)節(jié)色溫，如路燈就以穿透力最強(qiáng)和人眼感受最舒適的黃色為主。我們通常在用電時(shí)發(fā)生短路或者其他情況如出現(xiàn)電火花也是氣體放電現(xiàn)象，而同時(shí)散發(fā)出的一些氣味則更多是生成的臭氧或者氮氧化物造成的。

通過高壓放電可以很好地模擬閃電，一塊大金屬平板可以看成是地面，而一個(gè)聚集大量電荷的金屬球就可以看成是云朵。當(dāng)電荷積累到一定程度，就可以把空氣擊穿，形成“花枝招展”的閃電。(文章代碼：101613)

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