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闪电为什么是弯弯曲曲的折线,而不是一条笔直的线?

闪电是一道弯弯曲曲、还带分叉的折线。因为空气不导电,电荷只能一跳一跳地「摸」出一条路,这就是「阶梯先导」;而我们看到的那道亮光,其实是接通之后沿旧通道冲回去的「回击」。

答案

雷雨天抬头看天,闪电从来不是一根笔直的亮线,而是一道弯弯曲曲、还带分叉的折线。这是为什么?

先别急着说「因为空气不均匀」。真正的关键是:闪电根本不是「劈」下来的,它是「摸」出来的。

空气平时不导电。云里的电荷想跑到地面,得先把沿途的空气撕成能导电的等离子体,这需要非常强的电场。电荷做不到一口气冲到底,只能一段一段来:先在最容易被击穿的那一点撕开一小段通道,大约几十米长;然后停下来,重新攒够电,再往前跳一段。这样一跳一跳前进的东西,科学家叫它「阶梯先导」(stepped leader)。

麻烦在于空气一点都不均匀。湿度、温度、灰尘、电荷,处处不同,所以每一步往哪儿跳,基本是碰运气。通道于是越走越歪,还不停分叉——照片里那些细枝,就是没走通的岔路。

当某一条支路终于摸到地面,整条路才算接通。这时真正的放电才开始:电流沿着已经探好的通道,以大约三分之一光速冲回去,把空气瞬间加热到约三万开尔文,比太阳表面还热五倍。我们看到的耀眼亮柱,正是这次「回击」。所以对地闪的光,方向其实是从地面往上。

一句话:闪电弯,是因为它一路都在试探。

动手做个小实验:在斜坡上慢慢倒一杯水。水流不会笔直冲下去,而是弯弯曲曲、不停分叉。因为地面高低不平,水总是挑阻力最小的路走。闪电在空气里找路,是同一个道理。

青山的想法

原来我看到的不是闪电劈下来,是它一路摸黑找路,找到之后又亮了一下。那我看到的,其实是它回头的那一眼。

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