03.08 云层中的电荷是怎样产生的?

岳风轻云淡


这是个好问题,好在用自然现象来描述理论,是直观的基础探索。

首先云是什么?主要成份是什么?云主要是水滴与冰晶。来源于水汽变型。

电荷是什么?电是什么?电荷是电子的自旋功能态,是创生时刻就具备,其功能态由时刻动态环境而确定大小及其强度,是能量的产生者传递者及其体现者;电是电子传递转移能量的过程状态。例如发电的闭合线路,就是因转动的物体电子运动产生的动态落差使相邻电子产生相应型变于线路中传导,传导的机理就是动态平衡,是动态传递平衡而并非电子实质位移,这是理解电与电本质的根本原理。

云中电菏是分子中的电子受太阳能量传递,增大了电子自旋半径,减小了氢态夸克平衡度而使夸克凝聚力降低,地球上所受能量源于太阳辐射,地球自转造成辐射量在地球地带不等的能量效应,地球上的实物粒子就产生能量平衡调配形为,这是地磁雷暴台风造山运动地震万物生长四季交换等等的原始动力,云层中的电就是水分子的电子正在发生半径减小的过程态,减小的强度小就是热,巨烈就成为雷暴,也可理解为等粒子断路,它与电路断路粒子对碰机上的碰撞机理相似,也与人为超高压或超低压下的物质临界塌缩光闪机制相同,更与人类观测到的超星星爆炸机理相同,超星星爆炸本质就是在双星合并星系耦合超星系耦合时刻的互为收缩挤压临界塌缩,成为时间短能量巨大的星际雷暴,也是天体创生的发源点或天体发源的自旋始点,此点并非固定点,而是转换变化质变区域区间,随环境动态平衡而改变。

云中电荷与水中电荷都是电子自旋状态功能,如果处于相互平衡状态体系下,它们无能量转换也就没有电的运动,能量转换强度大,电流就大,转换速度大就成为燃烧或爆炸。因此人类对能量的认识应由宏观实物体深入至电孑型变形为去理解才行,这是人类发展的前沿运用探索研究,只要打破了自然平衡,自然界的电子自旋会立刻在自旋惯性下恢复平衡,时刻与环境同步,通讯器具的研究与使用机理也是如此。(本文原创,个人研究结论供参考)


宇宙谱


冷云的电荷积累 当对流发展到一定阶段,云体伸入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

1.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。由于经常有过冷水滴与它撞冻并释放出潜热,故它的温度一般要比冰晶来得高。在冰晶中含有一定量的自由离子(OH-或OH+),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,较轻的带正电的氢离子速度较快,而带负电的较重的氢氧离子(OH-)则较慢。因此,在一定时间内就出现了冷端H+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负电,而温度较低的冰晶则带正电。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,较重的带负电的霞粒则停留在云的下部,因而造成了冷云的上部带正电而下部带负电。

2.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℃时仍不冻结,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,马上就会冻结成冰粒。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,过冷水滴的外部立即冻成冰壳,但它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来得高。温度的差异使得冻结的过冷水滴外部带正电,内部带负电。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小冰屑,随气流飞到云的上部,带负电的冻滴核心部分则附在较重的霰粒上,使霰粒带负电并停留在云的中、下部。

3.水滴因含有稀薄的盐分而起电 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的水滴含有稀薄的盐分而产生的起电机制。当云滴冻结时,冰的晶格中可以容纳负的氯离子(Cl-),却排斥正的钠离子(Na+)。因此,水滴已冻结的部分就带负电,而未冻结的外表面则带正电(水滴冻结时,是从里向外进行的)。由水滴冻结而成的霰粒在下落过程中,摔掉表面还来不及冻结的水分,形成许多带正电的小云滴,而已冻结的核心部分则带负电。由于重力和气流的分选作用,带正电的小滴被带到云的上部,而带负电的霰粒则停留在云的中、下部

4.暖云的电荷积累 上面讲了一些冷云起电的主要机制。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。这种云叫做暖云或“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,上述各种机制在不同发展阶段可能分别起作用。但是,最主要的起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,云才发展成雷雨云。飞机观测也发现,雷雨云中存在以冰、雪晶和霰粒为主的大量云粒子,而且大量电荷的累积即雷雨云迅猛的起电机制,必须依靠霰粒生长过程中的碰撞、撞冻和摩擦等才能发生。


大千世界探索发现


这可真的是个大难题啊!!因为现在世界上也还没有一个理论可以完美的解释这个气象难题,并让所有人都认可。

主流的几种理论

1、云气分子碰撞产生不同的电荷或电离子

2、不同大气层间的云气所含的电荷不同

3、温差起电效应

4、水滴破裂效应

5、大气气流摩擦产生电荷

上面的几个观点所发现的电荷,都是随机而散乱的,它们都有一个问题:无法完美的解释云层中为什么会形成正负电荷云团。

《中国大百科全书》一书中,对上述5个观点都做了详细介绍,但书的结尾又总结道:“以上几种假说均能解释一部分观测事实,但都不是完善的理论,由于雷雨云内部结构的物理过程的观测十分困难,也极大限制了雷雨云起电理论的发展。”

中国学者发现的新理论

淮南市水利局的赵金明关于大气雷电形成的原因提出了自己的新观点《赵氏雷电形成理论》。

《赵氏雷电形成理论》从云团在运动中切割地球磁感线的角度,论证了雷雨云在运动中会产生正的同时也会产生负的电荷云团。

这个理论认为:地球在天空中存在自然的磁场,高湿度的云团有导电性,云团在空中运动就会切割地球磁感线,根据电磁定律,就会在云团垂直于其运动方向的两端产生电荷的集聚,一端是正电荷,另一端是负电荷。如果有另外一个相似的云团也在运动,也会产生同样的现象。当这两个云团的端头相遇时,如果是含有正负不同的电荷团,就会放电,就会出现电闪雷鸣的现象了。如果集聚电荷的云团的一端运动到地面,就会向地面放电,也就是产生了雷劈的现象了。


知识的乐趣


空中的尘埃、冰晶等物质在云层中翻滚运动的时候,经过一些复杂过程,使这些物质分别带上了正电荷与负电荷。经过运动,带上相同电荷的质量较重的物质会到达云层的下部(一般为负电荷),带上相同电荷的质量较轻的物质会到达云层的上部(一般为正电荷)。

这样,同性电荷的汇集就形成了一些带电中心,当异性带电中心之间的空气被其强大的电场击穿时,就形成“云间放电”(即闪电)。 带负电荷的云层向下靠近地面时,地面的凸出物、金属等会被感应出正电荷,随着电场的逐步增强,雷云向下形成下行先导,地面的物体形成向上闪流,二者相遇即形成对地放电 。

这就容易造成雷电灾害。 雷电形成于大气运动过程中,其成因为大气运动中的剧烈摩擦生电以及云块切割磁力线。


用户694490904671644


A.对流云初始阶段的“离子流”假说

大气中总是存在着大量的正离子和负离子,在云中的水滴上,电荷分布是不均匀的:最外边的分子带负电,里层带正电,内层与外层的电位差约高0.25伏特。为了平衡这个电位差,水滴必须“优先’吸收大气中的负离子,这样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气流带到云的上部;而带负电的云滴因为比较重,就留在下部,造成了正负电荷的分离。

B.冷云的电荷积累

当对流发展到一定阶段,云体伸入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:

a. 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。由于经常有过冷水滴与它撞冻并释放出潜热,故它的温度一般要比冰晶来得高。在冰晶中含有一定量的自由离子(OH-或OH+),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,较轻的带正电的氢离子速度较快,而带负电的较重的氢氧离子(OH-)则较慢。因此,在一定时间内就出现了冷端H+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负电,而温度较低的冰晶则带正电。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,较重的带负电的霞粒则停留在云的下部,因而造成了冷云的上部带正电而下部带负电。

b. 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℃时仍不冻结,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,马上就会冻结成冰粒。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,过冷水滴的外部立即冻成冰壳,但它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来得高。温度的差异使得冻结的过冷水滴外部带正电,内部带负电。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小冰屑,随气流飞到云的上部,带负电的冻滴核心部分则附在较重的霰粒上,使霰粒带负电并停留在云的中、下部。

c. 水滴因含有稀薄的盐分而起电

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的水滴含有稀薄的盐分而产生的起电机制。当云滴冻结时,冰的晶格中可以容纳负的氯离子(Cl-),却排斥正的钠离子(Na+)。因此,水滴已冻结的部分就带负电,而未冻结的外表面则带正电(水滴冻结时,是从里向外进行的)。由水滴冻结而成的霰粒在下落过程中,摔掉表面还来不及冻结的水分,形成许多带正电的小云滴,而已冻结的核心部分则带负电。由于重力和气流的分选作用,带正电的小滴被带到云的上部,而带负电的霰粒则停留在云的中、下部。

d.暖云的电荷积累

上面讲了一些冷云起电的主要机制。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。这种云叫做暖云或“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,上述各种机制在不同发展阶段可能分别起作用。但是,最主要的起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,云才发展成雷雨云。飞机观测也发现,雷雨云中存在以冰、雪晶和霰粒为主的大量云粒子,而且大量电荷的累积即雷雨云迅猛的起电机制,必须依靠霰粒生长过程中的碰撞、撞冻和摩擦等才能发生。



刘浩东


A.对流云初始阶段的“离子流”假说

大气中总是存在着大量的正离子和负离子,在云中的水滴上,电荷分布是不均匀的:最外边的分子带负电,里层带正电,内层与外层的电位差约高0.25伏特。为了平衡这个电位差,水滴必须“优先’吸收大气中的负离子,这样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气流带到云的上部;而带负电的云滴因为比较重,就留在下部,造成了正负电荷的分离。

B.冷云的电荷积累

当对流发展到一定阶段,云体伸入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:

a. 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。由于经常有过冷水滴与它撞冻并释放出潜热,故它的温度一般要比冰晶来得高。在冰晶中含有一定量的自由离子(OH-或OH+),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,较轻的带正电的氢离子速度较快,而带负电的较重的氢氧离子(OH-)则较慢。因此,在一定时间内就出现了冷端H+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负电,而温度较低的冰晶则带正电。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,较重的带负电的霞粒则停留在云的下部,因而造成了冷云的上部带正电而下部带负电。

b. 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℃时仍不冻结,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,马上就会冻结成冰粒。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,过冷水滴的外部立即冻成冰壳,但它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来得高。温度的差异使得冻结的过冷水滴外部带正电,内部带负电。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小冰屑,随气流飞到云的上部,带负电的冻滴核心部分则附在较重的霰粒上,使霰粒带负电并停留在云的中、下部。

c. 水滴因含有稀薄的盐分而起电

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的水滴含有稀薄的盐分而产生的起电机制。云滴冻结时,冰的晶格中可以容纳负的氯离子(Cl-),却排斥正的钠离子(Na+)。因此,水滴已冻结的部分就带负电,而未冻结的外表面则带正电(水滴冻结时,是从里向外进行的)。由水滴冻结而成的霰粒在下落过程中,摔掉表面还来不及冻结的水分,形成许多带正电的小云滴,而已冻结的核心部分则带负电。由于重力和气流的分选作用,带正电的小滴被带到云的上部,而带负电的霰粒则停留在云的中、下部。

d.暖云的电荷积累

上面讲了一些冷云起电的主要机制。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。这种云叫做暖云或“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,上述各种机制在不同发展阶段可能分别起作用。但是,最主要的起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,云才发展成雷雨云。飞机观测也发现,雷雨云中存在以冰、雪晶和霰粒为主的大量云粒子,而且大量电荷的累积即雷雨云迅猛的起电机制,必须依靠霰粒生长过程中的碰撞、撞冻和摩擦等才能发生。


都市巴人


因为云的本质是水,而水是极性分子,因此摩擦的时候会起电,也就是电子脱离原子核自由运动,如果一端带正电,由电量守恒,另一端就带负电。或者两片云由于风的对流互相摩擦时,一片带正电的同时另一片一定带负电。


晓鸣美食1


是运动导体切割磁力线产生电子定向移动,形成电压势,当两个云端接近时就产生电弧放电,


永动机45


云层之间摩擦带有异种电荷,电荷积累,会形成高压,击穿空气,所以会看到闪电



清雨word


云,是地表水蒸发后和空气中的尘埃颗粒结合形成的。当云移动时,其中的尘埃颗粒会相互摩擦分离,电荷发生分离形成静电荷。


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