北京上空的闪电图/郑睿

云内闪图/毛泽浩

人工触发的闪电通道图/吕伟涛

中央电视塔上的闪电图/马颖

编者按：雷电这一自然界中令人震撼的景观，在中西方文化中都留下了神秘的传说。古希腊神话中宙斯手持雷霆，掌控天空与人间的命运；在中国神话中，雷公电母分司雷电，驱邪惩恶，守护着世间的安宁……这些传说为雷电蒙上了奇幻的色彩，也让它成为人类敬畏自然的象征。

从科学角度，雷电到底是什么呢？本期科普看台带您深入解析雷电形成的机制及其危害，并为您分享实用的防雷避险知识。

专家顾问：中国气象科学研究院南京气象科技创新研究院院长吕伟涛

中国气象科学研究院副研究员、人工引雷野外科学试验团队成员樊艳峰

雷电中藏着多少秘密？

近期，全国开启雷电“高发模式”——江西南昌、福建宁德等多地气象部门都接连发布雷电预警。乌云翻涌间，闪电划破天际，轰隆雷声炸响。那么，这股“震撼”天地的自然力量从何而来？又会给我们的生活带来怎样的影响？

雷电的起源——云层电荷的碰撞

雷电是一种放电现象，通常产生于对流发展旺盛的雷暴云中，常伴有强烈的阵风和暴雨，有时还伴有冰雹。

雷暴云的顶部一般较高，可达20千米，云里存在多种粒子，如冰晶、霰、水滴等。随着雷暴云的不断发展，不同的粒子在运动、碰撞过程中会形成不同极性电荷的分离，这就是雷暴云中主要的起电机制。

“研究表明，典型的雷暴云呈现三层电荷结构特征，上部以正电荷为主，中下部以负电荷为主，底部还有一个小的正电荷区。这样，云的不同区域之间就会形成电位差，当电场强度达到一定程度，就会产生放电。”中国气象科学研究院南京气象科技创新研究院院长吕伟涛说。

雷电的强度非同小可——其峰值电流

平均约为20—30千安培（kA），最大可达数百kA，电压约为1亿至10亿伏特。什么概念？“闪电的瞬时功率峰值可达数十亿千瓦，远超一般发电站的输出功率。但闪电放电非常快，如电流最强的回击过程持续时间仅为数十到数百微秒，所以一次典型的闪电释放的能量并没有想象中那么大，也就是几百度电而已。”吕伟涛表示。

那么为何会有雷鸣呢？“因为在放电过程中，由于闪电通道中温度骤增，空气体积急剧膨胀，产生冲击波，进而导致强烈的雷鸣。”

闪电的模样——姿态万千的光影

这些划破天际的闪电，还有着千奇百怪的“模样”。其中最常见的有云闪和地闪——云闪通常发生在雷暴云内部或云间，而地闪则是云与地面之间的放电现象。我们通常看到的闪电呈现树枝状分叉形态，这是因为在放电过程中，电流会倾向于寻找更容易放电的路径，而空气中存在着各种不均匀性，使得电流在传播过程中不断分支，形成了独特的树枝状。

如果你观察过闪电的颜色，就会发现有时泛白、有时发紫，有时又透出蓝光——这与闪电的温度密切相关。闪电通道的温度可达1万至3万摄氏度，比太阳表面温度还高5倍以上。通常来讲，温度越高，颜色越偏蓝色；若空气中水汽、尘埃较多，光线散射会让闪电呈现紫色或其他颜色。

此外还有一种罕见的“球状闪电”，其通常呈现为直径10至40厘米的发光球体，颜色有橙红、紫色、蓝白等，甚至带有幽绿色光环。这种闪电行为“诡异”，会以每秒1至2米的速度缓慢移动，既能悬停半空，也能沿电线或水管滑行，甚至穿透窗户、门缝进入室内——2014年山西省运城市的球状闪电就曾穿过窗户并瞬间爆炸，导致5台计算机损坏。此外，北宋科学家、政治家沈括所著的《梦溪笔谈》中也记录了球状闪电穿透房屋、熔化银饰却不引燃木质漆器的奇景。

雷电的影响——自然力量的双面效应

闪电不仅形态多样，其对我们生活的影响也是双面的。

首先，雷击可能直接导致人员伤亡，每年都有因雷击而丧生的悲剧发生。当雷电击中树木、建筑物或易燃物时，极易引发大火。此外，雷电产生的电磁干扰会影响电力系统、通信系统、雷达等设备的正常运行，导致故障或失效，通信网络乃至每个家庭的家用电器都有可能遭受雷电的威胁。

但雷电并非只有坏处。在雷电放电的过程中，空气中的氮气和氧气会发生化学反应，生成一氧化氮，并进一步与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮与雨水结合形成硝酸，随后随雨水落到地面后，与土壤中的矿物质反应，形成可供植物吸收的氮肥。有研究推测，雷电在地球生命的起源中发挥了重要的作用。

雷电预警——气象信号的分级与防御

面对雷电可能造成的损失，科学防范的第一步，就是读懂气象部门发布的预警信号。

按照中国气象局发布的《雷电预警信号标准》，统一分为黄色、橙色、红色三级，逐级增强。黄色预警表示6小时内可能发生雷电活动，可能造成雷电灾害事故；橙色预警意味着2小时内雷电活动可能性很大，或已受影响且可能持续，出现雷电灾害事故的可能性比较大；而红色预警则是2小时内雷电活动可能性极高或已强烈发生且可能持续，出现雷电灾害事故的可能性极大。

值得注意的是，虽然国家标准为三级，但部分地方结合本地气候特点增设了蓝色预警。例如，北京市就有雷电蓝色预警，其标准为3小时内可能发生雷电活动，伴有短时大风或小冰雹，提醒公众暂停登山、游泳等户外活动并做好避险准备。这种分级更贴合北京多分散性雷阵雨的气候特征。今年4月17日，针对山区和空旷地带的雷电风险，延庆、昌平、怀柔等地就发布了蓝色预警。

当我们看到气象台发出的预警，就应立即采取对应措施：黄色预警时密切关注天气并避免露天集会；橙色预警时停止户外生产活动并远离孤立物体；红色预警时非必要不外出，在室内也要注意远离金属门窗等。

总之，雷电天气时我们都应优先选择有防雷设施的建筑物避险，避免在空旷地带停留，以最大限度减少灾害风险。（于桐）

人工引雷：探索雷电的钥匙

两千年前，屈原在《九歌·山鬼》中写下“雷填填兮雨冥冥”，勾勒出雷电交加、雨幕低垂的神秘图景。而今，中国气象局雷电野外科学试验基地的专家们已架起连接天地的“引雷之桥”，将狂暴的闪电化作可控的科研样本。

自然闪电通常起始于雷暴云中，这是一种对流发展旺盛、具有频繁起电和放电特征的云，即具有一定起电和雷电活动的对流活动旺盛的云中，这也是开展人工引雷作业的必要条件。“人工引雷，就是在雷暴环境下利用特定装置和技术手段，在自然雷电发生之前，人为触发雷电并引导雷电落在预定位置，从而进行科学试验。”中国气象科学研究院副研究员、人工引雷野外科学试验团队成员樊艳峰介绍。

那么，人工引雷是如何实现的呢？目前，广泛采用的是火箭拖带细金属导线的方法。当雷电即将发生时，雷暴云层中的电场会影响地面的电场，科学家通过测量地面的电场强度，推断出云层中放电环境的发展趋势，从而确定引雷的最佳时机。一般要求雷暴云对流比较旺盛、起电相对剧烈。当条件合适时，试验人员将拖带有金属丝的小型火箭发射升空。引雷火箭的内部装有发动机和点火装置，外部拖带一根细长坚固的金属丝。金属丝不仅需要足够结实来承受上升过程中的拉力，还要尽量轻便以减轻火箭负荷。火箭的发射速度有严格要求，若速度过快，会拉断金属丝；过慢，则赶不上带电粒子的漂移速度，导致不能冲破火箭头部的屏蔽电荷层，无法成功引雷。随着火箭上升，其携带的金属丝不断伸展，在云层和大地之间搭建起一条放电“通道”，诱导形成雷电放电，并沿着导线直达地面。

人工引雷与天然雷电既有相似之处，也存在区别。从本质上讲，人工引雷触发闪电的过程和自然闪电的过程是相似的，两者都涉及大量电荷的快速移动转移。然而，自然界中闪电发生的时间和地点完全随机，难以预测；而人工触发闪电则可以精确预知发生的时间和地点。雷电破坏作用巨大，常常导致人员伤亡。为减轻并防止雷电带来的灾害，需对它进行深入的科学研究，了解雷击致灾机理。人工引雷为雷电物理研究提供关键支撑，成为科学家探索雷电的“钥匙”。

通过人工引雷，科学家们可以直接对闪电通道底部放电电流进行测量，并且对闪电不同水平距离辐射产生的电磁场和光学特征等进行同步观测，增进对闪电物理过程的理解。在防雷技术方面，人工引雷提供了最接近真实的自然雷电，模拟真实的雷击测试源，可对各种防雷设备和器件进行实际测试冲击，检验其防护性能和可靠性，确保防雷装置在实际使用中能够保护建筑物和设备。（闫辰宇）

现代交通工具里的避雷智慧

在雷雨天气频发的季节，如何保障现代交通工具的安全运行，成为关乎乘客生命安全与交通系统稳定的重要课题。飞机、汽车、高铁等交通工具，因其结构设计与运行环境的不同，避雷方式也各具特色。

据统计，飞机平均每飞行1万小时就可能遭遇一次雷击。不同于地面建筑，飞机上是无法安装避雷针的。传统避雷针的原理是将电荷引导至地面，而飞机在空中飞行时并非处于接地状态，因此无法安装避雷针。

那么，飞机该如何避雷呢？

仔细观察飞机的翼尖，会发现这里安装了几根类似避雷针的设备，其实这就是飞机的避雷装置——静电释放器。当飞机被雷电击中时，电流会先经过飞机外壳，然后流过机身和机翼，最终流向静电释放器进行放电。这样一来，电流就不会进入机体内部对乘客造成伤害了。

对于大多由金属材质制成的汽车来说，许多人可能会疑惑：汽车外壳难道不会导电吗？

其实这和“法拉第笼”效应有关。“法拉第笼”是封闭的，当它处于高电位状态或被接地、放电杆放电时，站在“法拉第笼”里的人因笼内电场强度为零而保持安全。而汽车也可以看作一个“法拉第笼”，车身会因遭雷击而带电，但车内的人不会触电。

高铁作为现代化交通的代表，由于运行环境复杂，其避雷设计尤为重要，高铁的轨道和接触网系统配备了专门的防雷装置，能够有效将雷电导入大地，从而避免对列车造成损害。目前，高铁采用的主流防雷措施包括架设接闪线、加设电涌保护器、安装并联间隙等。这些技术手段共同构成了一个多层次、全方位的防雷体系。尽管如此，在强雷电天气下，高铁仍可能采取减速甚至停运的措施。这是为了保障列车和乘客的安全，防止雷电干扰信号和供电系统，从而避免事故发生。（唐淼）

室内外防雷小妙招

盛夏来临，越来越频繁的雷电大风等天气轮番在我国大部分地区登场。雷电灾害具有高风险性，常常导致人员伤亡，因此，做好雷电防护准备十分必要。而室内与室外应对雷电天气的防护自救措施是有所区别的。

雷击伤人通常表现为四种方式：第一种是直雷击，闪电直接攻击人体，雷电电流从头顶穿透，通过双脚流入大地；第二种是侧闪，雷电击中某个物体后，电流在通过物体流入大地时发生短路，转而从物体传导到人身上，雷雨天大树下遭受雷击多半是由此原因导致；第三种是接地电流，雷电击中物体时，雷电能量会从雷击点向外沿地面传导，人双脚站立时，因两脚所处位置电位不同产生电位差，电流通过下肢直达头顶，产生跨步电压。特别需要注意的是，双腿间距越大，跨步电压越大，因此雷电天气切忌大跨步奔跑；第四种是接触电压，电流通过高大建筑物、树木、金属线等导体时会释放出电压，人体不慎触摸这些导体时，便会引发触电。了解这些雷击方式，对掌握科学的防雷方法至关重要。

在户外，可通过天气预报提前预警，同时观察上层塔状且底部黑暗的积雨云形状，判断遭遇雷电天气的可能性，及时做好防范准备。当在户外遭遇雷电天气时，应尽快远离山顶、树木、高大建筑物以及水边，因为它们导电性强，极易引发雷击。此外，不要打伞、避免携带金属物品，防止因金属导电而遭遇雷击。同时，雷雨天要避免在雨中跑动，也不要骑自行车、摩托车等。应快速寻找低洼沟谷、干燥背风的房屋、山洞或汽车内躲避，在车内时，注意不要触摸金属部件。

在室内同样需要具有防雷意识。雷雨天气应关好门窗，避免站在阳台或窗边；不要触摸金属管线等导体设施；切勿使用太阳能热水器洗澡；尽量不使用电器，并且拔掉插头，防止雷电引发感应电流，损坏电器甚至危及人身安全。（刘蕊）

（转自《中国气象报》2025年6月13日第4版）