當暖濕氣流向上不斷飙升，産生了你在地面上所看到的巨大而又來勢洶洶的雲團時，雷暴就形成了。

有時，雷雨雲會擠成一團一起湧向你，但有時單獨的一團雷雨雲就能将周邊氣流吸收，以此來形成一個超級單體雷暴（supercell thunderstorm）。這些令人難以置信的強勁風暴持續時間長達數小時，同時也是美國境内最大的龍卷風和許多體積比高爾夫球還大的冰雹的始作俑者。在這張照片中，你可以看到一個超級單體風暴中的閃電，其耀眼的光照亮了狀如小地球的乳狀雲。（圖片來源：WEATHER STUDIOS）

在雷暴這場舞台的演出中最為亮麗，也最受歡迎的明星就是閃電：它們既耀眼奪目，又極具破壞力。全世界每天有400萬次閃電，閃電能改變地形地貌——如在偏僻的森林區域引發火災，也能夠使得城市癱瘓，例如一次閃電襲擊了巴西的電廠，就造成了聖保羅和裡約熱内盧的全面斷電，以緻9700萬人受到影響，讓兩大城市徹底癱瘓。如果在雷暴期間你所站的位置不當，閃電甚至可以殺死你。

作為一種既威力巨大又相對頻繁的現象，曆史上，閃電的奇異詭谲導緻了人們既萬分恐懼，又對它頂禮膜拜，Derek M. Elsom在其新書《閃電：自然與文化》中對其進行了詳細的描述。在古代美索不達米亞、羅馬、印度和中國文化中都通過神話的形式來杜撰喜怒無常情緒難控的風暴神，他們高高舉起閃電叉，準備擊殺那些傻裡傻氣去觸怒他們的凡人。縱然如此，閃電仍然有一種迷人的文化魅力。在類似于《弗蘭肯斯坦》、《德古拉的傷痕》、《白雪公主和七個小矮人》的電影中，閃電的出現通常都标志着怪獸的誕生以及壞人的死亡。但是，在這令人心馳神往的神話背後，又有着怎樣的科學？

閃電究竟為什麼發生這個問題似乎仍舊是個未解之謎，但是科學家已經能夠解釋閃電是怎麼形成的。閃電那異常驚豔的出場是多方面因素共同努力的結果，它的誕生源于地球與大氣之間的電勢差。我們其實都生活在一個由帶正電荷的外層大氣和帶負電荷的地面構成的巨型電容器中，在陽光明媚的日子裡，你似乎不會感覺到電荷的存在，因為周圍的大氣不會自動放電來打擾到你。但是，當雷暴開始席卷而來，一切都将變得一團糟。

暖空氣開始上升至溫度較低的區域，并慢慢凝結，繼而産生陰暗沉重的雷雨雲。在雲的形成過程中，電荷會進行近乎瘋狂的移動。如果你能看到雷雨雲的内部，你就會看見帶正電的粒子聚束在頂部，而帶負電荷的粒子堆積在底部。雲中的負電荷太過強大，以緻于它會将地面自然存在的負電荷排斥到地下深處，為預示着雷暴降臨的正電荷場留下了空間。

最後，一旦相反的電荷達到其爆發點，閃電就将粉墨登場。不斷積聚并儲存的電最終劈開了在常态下是絕緣體的空氣。被稱為“先導”（leader）的負通道往下延伸到地面，而被稱作為“回擊”（streamer）的正通道則急速向上與負通道相遇。當它們碰撞在一起時，劇烈的放電就通過兩個通道上下燃燒。這些不同的電荷交換形式，在你看來就是閃電。當你驚奇地看着畫廊上的照片時，你或許會慶幸自己不在室外的那些雷暴之中。（翻譯：胡家僖 審校：張奕林）

本文來源：《科學美國人》中文版《環球科學》

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