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雷电机制探索

雷电机制

雷电基础理论和应用理论研究 > 雷暴电学

雷暴云的强对流会使云内粒子产生极大的加速或减速运动，加上水汽凝结或凝华时释放的潜热，使云粒子被热力抬升及体积膨胀，这样就会在雷暴云内产生强大的正负电荷区，从而在雷暴云内产生强度的电场。这种强大电场会把由宇宙线（或地球上的放射线）电离云内物质时产生的电子加速成具有相对论性高速运动电子。当能量大于800KEV的高速电子在云内受到阻碍或与云内物质的原子碰撞时会造成电子骤然减速，从而形成韧致辐射，前者释放X射线，后者释放出连续长时伽马射线（也称伽马光子），形成了伽马射线光辉；如果韧致辐射释放的长时伽马光子能量大于云内物质原子的内层电子的结合能且小于1.02MeV时，当该伽马光子与云内物质原子相撞，伽马光子能量会全部被原子吸收时，然后会把原子内层电子弹出，释放出光电子，形成光电效应。此时，由于原子内层电子逃逸后形成空穴，其它外层电子就会充填，便释放出X射线；如果该伽马光子与云内物质原子的外层电子相撞，就会形成康普顿散射，同时释放出电子，原先入射的伽马光子也发生了散射；如果该长时伽马光子能量大于1.02MeV时，当此伽马光子掠过云内物质的原子核时，在原子核库仑力的作用下，高能伽马光子就会在原子核附近转换成正负电子对，当正电子在损失能量之后与负电子相遇时，就会瞬间湮灭，转化成两个能量为为0.511MeV的高能伽马光子，形成短时伽马射线闪光（TGF），这些伽马光子与云内物质的原子相碰撞时又会产生韧致辐射，上述现象再次发生，如此重复，会导致电子按指数级增长，形成电子雪崩，电子雪崩使周围空气急剧膨胀，最终形成了雷电。