雷云的形成

不管是直击雷还是感应雷都与带电的云层存在分不开，带电的云层称为雷云。有关雷云形成

的假说很多，但至今尚未有一种被公认为无懈可击的完整学说，这里我们介绍其中被认为比较完

善并经常被推荐的假说。

根据大量科学测试可知，地球本身就是一个电容器，通常大了稳定地带负电荷

50

万

C

左右，

而地球上空存在一个带正电的电离层，这两者之间便形成一个已充电的电容器，它们之间的电压

为

300KV

左右，并且场强为上正下负。

当地面含水蒸气的空气受到炽热的地面烘烤受热而上升，或者较温暖的潮湿空气与冷空气相

遇而被垫高都会产生向上的气流。这些含水蒸气的上升时温度逐渐下降形成雨滴、冰雹（称为水

成物）

，这些水成物在地球静电场的作用下被极化（图

1-1

）

，

负电荷在上，正电荷在下，它们在重力作用下落下的速度比云滴和冰晶（这二者称为云粒子）

要大，因此极化水成物在下落过程中要与云粒子发生碰撞。碰撞的结果是其中一部分云粒子被水

成物所捕获，增大了水成物的体积，另一部分未被捕获的被反弹回去。而反弹回去的云粒子带走

水成物前端的部分正电荷，使水成物带上负电荷。由于水成物下降的速度快，而云粒子下降的速

度慢，因此带正、负两种电荷的微粒逐渐分离（这叫重力分离作用）

，如果遇到上升气流，云粒子

不断上升，分离的作用更加明显。最后形成带正电的云粒子在云的上部，而带负电的水成物在云

的下部，或者带负电的水成物以雨或雹的形式下降到地面。当下面所讲的带电云层一经形成，就

形成雷云空间电场，空间电场的方向和地面与电离层之间的电场方向是一致的，都是上正下负，

因而加强了大气的电场强度，使大气中水成物的极化更厉害，在上升气流存在在情况下更加剧重

力分离作用，使雷云发展得更快。

从上面的分析，好像雷云总是上层带正电荷，下层带负电荷。实际上气流并不单是只有上下

移动，而比这种运动更为复杂。

因此雷云电荷的分布也比上面讲的要复杂得多。

根据科学工作者大量直接观测的结果，典型的雷云中的电荷分布大体如图

1.2

所示。

科学工作者的测试结果表明，大地被雷击时，多数是负电荷从雷云向大地放电，少数是雷云

上的正电荷向大地放电；在一块雷云发生的多次雷击中，最后一次雷击往往是雷云上的正电荷向

大地放电。从观测证明，发生正电荷向大地放电的雷击显得特别猛烈。

上面的假说首先是由威尔逊（

Wilson

）提出的，通常把它叫做威尔逊假说。另外，广州有位唐

山樵先生对雷云的形成提出了如下的假说：

雷电的出现是与气流、风速密切相关的，而且与地球

磁场也有一定的联系。雷雨云内部的不停运动和相互磨擦而使雷雨云产生大量的正、负电荷的小

微粒，即所谓的摩擦生电。这样，庞大的雷雨云就相当于一块带有大量正、负电荷的云块，而这

些正、负电荷不断地产生，同时也在不断地的复合，当这些云块在水平方向向东或向西迅速移动

时（最大风速可达

40m/s

）

，它与地球磁场磁力线产生切割，这就好像导体切割磁力线产生电流一

样，云中的正、负电荷将产生定向移动，其移动的方向可按右手定则来判断。若云块是由西向东

移动，而地磁场磁力线则是由地球南极指向地球的北极，因此大量的正电荷向上移动，负电荷向

下移动，这样云的下部将积聚越来越多的负电，而云的上部积聚大量的正电，当电场强度达到足

够高（

25

～

30KV/cm

）时将引起雷云间的强烈放电，或是雷云中的内部放电，或是雷云对地放电，

即所谓的雷电。

综上所述，雷电的成因仍为摩擦生电及云块切割磁力线，把不同电荷进一步分离。由此可见，

雷电的成因或者说主要能源来自于大气的运动，没有这些运动，是不会有雷电的。这也说明了为

什么雷电总伴随着狂风骤雨而出现。