掀起它的蓋頭來— —關于雷電不得不說的秘密

文｜張華明 趙亞娜 張哲郡

雷電霹靂動天地：生命起源，天地昭昭

四時有序，萬物有時，從某種意義上來講，雷電可以稱得上是“生命的起源”。常言道“輕雷隱隱初驚蟄”，也經常聽說“千紅萬紫安排著，只待新雷第一聲”。作為一種自然的物理過程，雷電的歷史比地球上的任何生命都更加久遠。

著名的米勒實驗曾經模擬了早期地球的原始大氣，把原始大氣放到燒瓶里進行火花放電（模擬雷電）實驗，結果得到了20種有機化合物，其中有11種氨基酸。而其中的4種氨基酸——谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸和天門冬氨酸是天然蛋白質中所含有的。

科學家當時便推測，雷電可能在地球生命的起源過程中扮演了非常重要的角色。最近的一些研究更深入地探索了雷擊地球表面產生的閃電熔巖，發現其中含有大量的活性磷和有機磷酸鹽分子。這類物質實際上對生命的誕生和生命的意義有著不可磨滅的功績。

雷霆司天令：為地球“充電”，為生命護航

萬物不相害，同生共長，惠利和諧。眾所周知，地球上空有一層電離層，在我們的頭頂上方大約60千米，它是由帶正電荷的粒子組成，對于防止太陽和宇宙空間各種有殺害生命作用的射線進入地球起著重要作用。如果沒有這個電離層，即使地球上本來已經有的生命，也會被來自太空的各種射線殺死，地球便不可能出現“萬物蕃息,五谷兆長”的現象，更不可能擁有現在的大放異彩的繁榮和斑斕絢麗的文明。

另外，電離層像一面反射鏡對電波有反射作用，也正是由于這一點，廣播通信信號在幾千甚至上萬千米以外仍能被清晰接收。

然而，研究發現，電離層實際上會源源不斷地向地球“漏電”。那么大家可能就會擔心，這電會不會遺漏殆盡呢？不難想象，如果得不到補充，電離層的電荷很快便會被放盡。但實際上，雷電和強對流雷暴云會默默地給電離層“充電”，動態地維持著電離層和地球電路的兩相平衡。

不驚赤日雷霆吼：制造氮肥，潤澤萬物

雷震九霄，雨洗碧空，澤利萬物。在擊穿大氣的過程中，雷電使得放電通道達到上萬度的高溫，可以使氮氣、氧氣被完全電離，從而形成我們所說的氮氧化物，進一步形成硝酸鹽，而硝酸鹽恰恰是農作物生長所需的養料。同時，由于雷電產生的氮氧化物會進入全球的氮循環，所以會對全球氣候和環境變化起到一定的調節作用。

科學家研究發現，在全球每一秒鐘的雷電就能讓大氣中降下大約2萬噸的氮肥，每年雷電產生的氮肥就有4億噸。所以，“颯颯驟風雨，隆隆隱雷霆。”在雷雨灌溉大地的同時，雷電也在起著固氮施肥的作用。

“雷驚天地龍蛇蟄，雨足郊原草木柔。”雷電還能促進萬物生長。在發生雷電時，地面和天空間電場強度可達到每米萬伏以上。在這樣強大的電位差的影響下，植物的光合作用和呼吸作用得到了增強，因此，雷雨后的1～2天內植物生長和新陳代謝特別旺盛。

百萬雷霆聲不斷：強電輻射，氣象萬千

“一夕輕雷落萬絲，霽光浮瓦碧參差。”除了“有用”以外，雷電還可以稱得上是一位“藝術家”。長期以來，一般認為雷電只能發生在地面以上十幾千米以內的對流層當中，而對流層以上到50千米的平流層、甚至平流層再往上的中間層大氣被認為是沒有放電活動的。

實際上，發生在對流層的雷電活動會產生強烈的電磁輻射效應，電磁波會傳到并影響幾十千米甚至上百千米的高空，而在稀薄的大氣中會產生尺度更大、更加絢麗多彩的放電現象。它們有著或靈動可愛或雄奇瑰麗的名字，比如“紅色精靈”“巨大噴流”“藍色噴流”等。

“紅色精靈”是發生在雷暴云上空的一種大尺度瞬態放電發光現象，通常發生在雷暴云頂離地面30～90千米的高空，其大小形態變化很大，有圓柱狀、環狀，也有水母狀等形態。這種現象通常伴隨強烈的正地閃產生，顏色為紅色，主要是電子撞擊氮氣分子產生大量人眼可見的紅外、近紅外光譜。

“藍色噴流”是由強烈的雷暴云頂部向平流層的放電，它以100千米/秒的速度自云層頂端向上噴出一種倒圓錐形藍色光束，持續時間200～300毫秒，從積雨云的頂端一直延伸到離地面40～50千米的電離層。其藍色來自空氣分子輻射的440～485納米波段。

“巨大噴流”與“藍色噴流”類似，但是“巨大噴流”可由強烈的雷暴云頂部一直延伸到70～90千米的高度，直達地球電離層下部。其主要形態有樹型和蘿卜型。

“淘氣精靈”是一種直徑可達500千米左右，形態為向外擴張的圈圈餅形狀的暗淡平緩的閃光現象。它們的顏色一般是紅色，只能持續一毫秒，通常發生在離積雨云100千米高的電離層中，由雷暴云產生的電子碰撞氮氣分子激發。

萬物不為我所有，萬物皆為我所用。只要我們充分認識雷，深刻把握，合理運用，定能利在當今，福澤后世。