審核專家:葉海英 中國氣象局氣象宣傳與科普中心(中國氣象報社)新媒體中心副主任

前不久,北京夜空出現雷暴云團,不少網友也拍攝下了天空中的雷電過程。

在多段網友拍攝的視頻里,閃電過程似乎只出現在局部,且雷暴云團不斷閃現電光卻不聞雷聲,還有部分網友在視頻中記錄下閃電照亮夜空時,云霧中疑似有黑影出現,好像“御劍飛行”!

不少人感到困惑:為什么天空閃電頻頻卻聽不到雷聲?這種現象出現后是否會下雨呢?

一、雷電=雷+閃電?

閃電和雷是自然界中常見的放電現象,它們通常伴隨強對流天氣出現。

1.閃電

閃電是云層內部或云與地面之間強烈的靜電放電現象,它的產生與積雨云(雷暴云)中的電荷有關。在雷暴云中,上升氣流和下降氣流使冰晶、水滴等粒子劇烈碰撞,導致正負電荷分離。通常云的上部帶正電,下部帶負電。當電荷積累到一定程度,云內或云與地面之間的電場強度達到臨界值(約300萬伏/米),就會擊穿空氣,形成閃電。

2.雷

閃電發生時,電流通道溫度瞬間可達3萬攝氏度(比太陽表面還高),導致空氣急劇膨脹并產生沖擊波,這就是雷聲。由于光速(約30萬千米/秒)遠快于聲速(約340米/秒),因此,我們通常先看到閃電,后聽到雷聲。

3.雷電=雷+閃電?

實際上,雷電指的是閃電和雷的組合現象,是閃電及其伴隨雷聲的總稱,二者是同一物理過程的不同表現,但有時人們會用“閃電”代指整個放電過程。

二、為什么只有閃電,沒有雷?

在天氣觀測中,偶爾也會出現“只見閃電,不聞雷聲”的情況,這種現象可能有以下幾種原因:

1.閃電距離太遠

雷聲的傳播距離有限,通常不超過20公里。如果閃電發生在30公里以外,雷聲可能因空氣吸收和地形阻擋而無法傳到觀察者耳中。此時,閃電可能只是地平線上的一道閃光,而雷聲早已消散。

2.氣象條件影響

逆溫層:當高空存在暖空氣層時,聲波可能被折射向上,導致地面聽不到雷聲。

強風干擾:大風會擾亂聲波的傳播路徑,使雷聲變得模糊甚至完全消失。

濕度影響:干燥空氣對聲波的吸收更強,濕度小可能導致雷聲衰減更快。

3.高空云閃

云閃發生在高空,雷聲在傳播過程中可能被云層吸收或反射,因此人們聽不到。據統計,云閃約占閃電總數的70%-80%,因此“無聲閃電”這一現象其實很常見。

4.感知限制

在嘈雜環境或雷聲較微弱時,人們可能只注意到明亮的閃電,而忽略了低沉的雷聲。此外,某些高頻雷聲可能超出人耳聽覺范圍,從而出現“聽不見”的雷。

三、閃電都有哪些形態?

1.云閃

云閃發生在云內或云間,發生占比大,通常呈片狀或網狀,伴隨的雷聲較弱。

2.地閃

地閃則是云對地放電,雖然發生占比不大但危害嚴重,容易引發火災和電擊事故,其雷聲也最為明顯。

3.橫閃

橫閃沿云層水平延伸,常見于強雷暴中,跨度可達數十公里,視覺效果十分震撼。

4.豎閃

豎閃則是垂直方向的放電,較為常見,呈典型的分叉狀,能量較為集中。

5.球狀閃電

球狀閃電最為神秘,呈漂浮的火球狀,可持續數秒至數十秒。

6.帶狀閃電

帶狀閃電是因風力影響使放電通道變寬所形成的閃電。

7.珠狀閃電

珠狀閃電是放電通道斷裂形成的串珠狀閃光。

四、光打閃不下雨?

民間有“光打閃不下雨”的說法,但科學上,閃電和降雨并非絕對關聯,具體取決于天氣系統的類型和發展階段:

1.干閃電

閃電發生在高空,降水未到達地面就蒸發(常見于干旱地區),其易引發野火。

2.遠雷暴

閃電可能來自遠處的雷暴云,但本地無降水,例如,夏季夜晚看到地平線閃電,但本地天空晴朗。

3.弱降水雷暴

有些雷暴云的降水效率較低,閃電頻繁但雨量小,甚至無雨。

4.閃電先于降雨

雷暴初期,云內電荷積累先觸發閃電,降雨可能稍后到來,因此,“先閃電后下雨”是常見現象。

5.特殊天氣系統

熱閃電:夏季無云夜晚看到的遠處閃電,通常無雨。

高空雷暴:閃電發生在高層云系,地面無降水。

所以“光打閃電不打雷”并不意味著一定無雨,還需結合具體天氣分析。

五、“黑影”到底是個啥?

前文中提到的“黑影”也不是“御劍飛行”,實質就是雷暴單體里出現云閃現象后,云層在放電過程中不斷移動偶然形成。

在雷暴過程中,云層云頂上形成正電荷,云底下則形成負電荷,放電過程中形成電壓差,就會出現閃電,而因為云層移動,就會偶然出現不同形狀的所謂“黑影”。

來源: 北京科學中心