雷电是在夏天经常发生的一种大气现象。大多数的雷都源自一种距离地面很高的庞大云体——积雨云。当云层内部或者云层与地面之间形成巨大的电压（电位差）时，为了消除这种状态，电流就会导向空气中。

这种现象叫做“放电”。空气原本是一种绝缘体，不会导电。但即便是绝缘体，当在其上加了很高的电压之后，它也有瞬间导电的可能性（绝缘击穿）。如此一来，就产生了雷。

放电分为两种类型：一种是云与地面之间的放电，叫做“地闪”；另外一种是发生在云体内部的放电，叫做“云闪”。对人类危害较大的是地闪。发生地闪时，我们可以看到地面和云层之间导电的通道发出耀眼的光芒。

一谈到“雷”，很多人就会联想到从云间劈向地面的闪电画面。但实际上，闪电也会从地面劈向云间。这也属于对地放电。发展方向朝上的闪电，大多是从囱、铁塔等较高的建筑物发起并劈向云间的，因此，这些闪电的形状看着像是向上分枝的。

在澳大利亚拍摄到的雷击（地闪）景象，通过曝光8秒所得。

打雷为何伴随着发光和轰鸣？

闪电（电流的通道）为什么会发光呢？所谓电流，指的是带电的粒子（电子或离子）的流动。如果在空气中通入电流，空气中的氮分子、氧分子等就会与电子碰撞。这样一来，原子就从碰撞过后的电子那里获得能量，处于激发态（一种高能量状态）。当电子从激发态跃迁到基态时，能量以可见光的形式释放出来，因此我们就看到了闪光。

那么，雷声又是怎么产生的呢？在电流的通道中，空气瞬间便会升至几千摄氏度的高温。受剧烈高温的影响，空气以快于声速的速度膨胀，周围的空气被急剧压缩，这样就产生了冲击波。这股冲击波产生时的声音，听上去就如同爆破声一般，这就是雷鸣。而远处的雷声听上去轰隆隆地不绝于耳，是因为声音在空气中传播的过程中被云层多次反射的缘故。

罕见的冬雷

一说到雷，很多人的脑海中都会浮现出一幅夏日景象。其实，冬天也有雷电，是一种世界范围内十分罕见的现象。

需要说明的是，冬雷和夏雷的特征不同。首先是云的高度不同。与夏季相比，由于冬季的上升气流很弱，积雨云就比较矮。这样一来，云中的正电荷和负电荷就难以形成明显的上下分层结构。或许由于这样的原因，大部分冬雷都只有一次地闪。

大约90%的夏雷都是从云中负电荷发生放电的“负地闪”，但对于冬雷来说，从云中正电荷放电的“正地闪”几率较高，据统计显示，平均约33%的冬雷是正地闪。另外，从铁塔等高建筑物向云层方向发展的上行地闪的几率也很高。

相比夏雷来说，冬雷的积雨云没有那么发达，并且地闪的数量也很少。即便如此，也绝不可掉以轻心。这是因为很多冬雷的能量都是巨大无比的。比如，就夏季的地闪来看，放电的电量是几十库仑（1库仑是指1安培的电流在1秒内所输送的电量）左右，然而冬季的地闪有的甚至可高达1000库仑以上。

结果显示，冬季地闪的能量有时甚至可以达到夏季地闪的100倍之大。据说发生过由冬雷引发的建筑物毁坏、医院的电话线路和电路损坏导致医院功能瘫痪等情况。我们把拥有如此巨大能量的地闪叫做“超高压”（supervolt）。但是为什么冬雷会有如此之大的能量，至今还是一个谜。

注意“地闪”！

地闪会带来哪些危害？地闪一旦打到人体，大多数情况下会令呼吸或者心跳停止而致死。即便未死，也会造成意识丧失或负伤等。另外，有时也会伴有身体麻痹、听力下降、耳鸣等症状，不过，这些症状经过一段时间的治疗之后，一般很少留下后遗症。

怎样才能避免地闪打到人体呢？人们常说“拆掉身上的金属配饰就没问题了”，还有的说“用塑料雨衣、橡胶雨靴等来绝缘”。但经过各种实验，结果表明这些对策完全是迷信。

地闪最容易发生在比周围地势高的地点或者物体上。换句话说，在发生雷电的时候，如果有人在宽阔而平坦的地方如公园、棒球场、高尔夫球场、海面、河岸、沙滩等处站着的话，是比较危险的。进一步说，如果使用钓鱼竿、高尔夫球棒等比身体还长又向外突出的东西，会更加危险。

另外，由于雷电发生的时候一般下着大雨，所以有的人就不自觉地想去树下避雨，但这是非常危险的行为。由于树比人高，所以，雷是最先打到树上的。但人体又比大树容易导电，所以最先落到树上的雷电就有可能中途改变路线，转而经由树下的人体到达地面。这种雷叫做“侧击雷”。再者，在屋檐下避雨同样有可能遭受侧击雷，所以要多加注意。

遇到雷电的时候，如下行为要注意！

如上左图所示，发生雷电的时候，严禁在树下避雨。这是因为树比人高，雷电首先会打到树上，但有可能会中途经由避雨的人体到达地面（侧击雷）。另外，如上右图所示，即便从看到闪电到听到雷鸣的时间很长，也不能掉以轻心。

应在建筑物中或车内躲避雷雨

那么，哪些地方才安全呢？首先是建筑物（特别是钢筋混凝土结构）里面，其次是车里。

如果无法在类似的地方避雨，就要在能够以大于45°角看到电线杆或高大建筑物的地方待着。满足以上条件的地方，雷电会比较容易打到电线杆或高大建筑物的上面。这跟雷电很难打到避雷针的周围是同样的道理。另外，值得注意的是，距离电线杆或者建筑物4米之内的地方也有遭遇侧击雷的可能性。

关于雷电的迷信，还有一种说法是“从看到闪电到听到雷声过了一段时间，说明雷电距离我们很远，没什么危险”。光在一瞬间就可以到达，而声音的传播速度只有每秒340米。从这个意义上说，确实是闪电和雷鸣的间隔时间越久，地闪的地方就越远。

但就算地闪的地方距离我们很远，但如果头顶上就是积雨云，下一瞬间地闪就有可能落到我们自己头上。说起来，能听到雷鸣的距离范围是10千米左右，而积雨云的大小就有10～20千米，所以能听到雷鸣，意味着积雨云可能就在我们头顶上方。

如果天空急剧阴暗下来，并有冷飕飕的风吹起，这便是积雨云临近的信号。如果这样的话，基本可以判断雷电任何时候都可能打到我们身边，建议尽早到安全的地方躲避为好。

听到雷鸣最好切断电源

地闪会对电脑、电话等电子设备造成影响。不仅能造成电子设备故障，还有可能使其中保存的数据消失。之前曾发生过这样的稀奇现象：几次强烈的地闪发生时，没人摁的楼宇门禁对讲机也跟着不停地响。

发生类似这样的故障或者误操作，是由某处的雷电通过电线、通信设备、电话线等侵入建筑物中的电子设备所致。因为发生地闪时会在瞬间通过巨大的电流，从而导致电子设备发生故障。这就叫做“闪电电涌”（lightningsurge）。即使电子设备与地闪的地方还有点距离，也不可掉以轻心。

为防止电子设备发生故障，一听到雷声就要把电源插头、通信电缆等拔掉。另外，市场上有避免闪电电涌的电涌保护器，建议你的家里也安装一个。

雷电产生的原理

雷是云体之间、云与大地之间正负电荷相互吸引

与大气产生巨大的摩擦力形成的现象

产生雷电的条件是雷雨云中有雷击并形成极性

科学家们对雷雨云的带电机制及电荷有规律分布进行了大量的观测和试验

提出各种各样的论点

但有些论点至今还存在争论

对流云初始阶段的“离子流”假说

大气中存在着大量的正离子和负离子，在云中的雨滴上，电荷分布是不均匀的，最外边的分子带负电，里层的带正电，内层比外层的电势差约高0.25V。为了平衡这个电势差，水滴就必须优先吸收大气中的负离子，这就使水滴逐渐带上了负电荷。当对流发展开始时，较轻的正离子逐渐被上升的气流带到云的上部；而带负电的云滴因为比较重，就留在了下部，造成了正负电荷的分离。

冷云的电荷积累

当对流发展到一定阶段，云体升入0℃层以上的高度后，云中就有了过冷水滴、霰粒和冰晶等。这种由不同相态的水汽凝结物组成且温度低于0℃的云，叫冷云。冷云的电荷形成和积累过程有如下几种：  

一、过冷水滴在霰粒上撞冻起电

 在云层中有许多水滴在温度低于0℃时也不会冻结，这种水滴叫过冷水滴。过冷水滴是不稳定的，只要它们被轻轻地震动一下，就马上冻结成冰粒。当过冷水滴与霰粒碰撞时，会立即冻结，这叫撞冻。当发生撞冻时，过冷水滴外部立即冻成冰壳，但它的内部仍暂时保持着液态，并且由于外部冻结释放的潜热传到内部，其内部液态过冷水的温度比外面的冰壳高。温度的差异使得冻结的过冷水滴外部带上正电，内部带上负电。当内部也发生冻结时，云滴就膨胀分裂，外表皮破裂成许多带正电的冰屑，随气流飞到云层上部，带负电的冻滴核心部分则附在较重的霰粒上，使霰粒带负电并留在云层的中下部。

二、冰晶与霰粒的摩擦碰撞起电

 霰粒是由冻结水滴组成的，呈白色或乳白色，结构比较松脆。由于经常有冷水滴与它撞冻并释放潜热，它的温度一般比冰晶高。在冰晶中含有一定量的自由离子（OH-和H+），离子数随温度升高而增多。由于霰粒与冰晶接触部分存在着温度差，高温端的自由离子必然要多于低温端，因而离子必然从高温端向低温端迁移。离子迁移时，带正电的氢离子速度较快，而带负电的较重的氢氧根离子则较慢。因此，在一定时间内就出现了冷端氢离子过剩的现象，造成了高温端为负，低温端为正的电极化。当冰晶与霰粒接触后，又分离时，温度较高的霰粒就带上了负电，而温度较低的冰晶就带上了正电。在重力和上升气流的作用下，较轻的带正电的冰晶集中到云的上部，较重的带负电的霰粒则停留在云层的下部，因而造成了冷云的上部带正电而下部带负电。

三、水滴因含有稀薄盐分而起电

 除了上述冷云的两种起电机制外，还有人提出了由于大气中水滴含有稀薄盐分而产生起电机制。当云滴冻结时，冰的晶格中可以容纳负的氯离子，却排斥正的钠离子。因此，水滴冻结的部分带负电，而未冻结的部分带正电（水滴冻结时是从里向外进行的）。由于水滴冻结而成的霰粒在下落的过程中，摔掉表面还未来得及冻结的水分，形成许多带正电的小云滴，而冻结的核心部分则带负电。由于重力和气流的分选作用，带正电的小水滴被带到云的上部，而带负电的霰粒则停留在云的中、下部。

暖云的电荷积累

 在热带地区，有一些云整个云体都位于0℃以上区域。因而只含有水滴而没有固态水粒子。这种云叫暖云或水云。暖云也会出现雷电现象。在中纬度地区的雷暴云，云体位于0℃等温线以下的部分，就是云的暖区。在云的暖区里也有起电过程发生。

 在雷雨云的发展过程中，上述机制在不同的发展阶段分别起作用。但是，最主要的带电机制还是由于水滴冻结造成的。大量观测事实表明，只有当云顶呈现纤维状丝缕结构时，云发展成为雷雨云。飞机观测发现，雷雨云中存在以冰、雪晶和霰粒为主的大量云粒子，而且大量电荷的积累即雷雨云带电机制，必须依靠霰粒生长过程的碰撞、撞冻和摩擦等才能发生。