摘要：在积雨云中，各种复杂的物理过程导致电荷的分离。云内的水汽冷却凝结成小水滴或冰晶，这些粒子之间相互摩擦、碰撞。例如，较大的水滴在下落过程中与较小的冰晶碰撞，就像在日常生活中，当两种不同材质的物体相互摩擦时会产生静电一样，在云内也会使电荷发生转移。通常情况下，云的
一、雷电产生的基本原理
在积雨云中，各种复杂的物理过程导致电荷的分离。云内的水汽冷却凝结成小水滴或冰晶，这些粒子之间相互摩擦、碰撞。例如，较大的水滴在下落过程中与较小的冰晶碰撞，就像在日常生活中，当两种不同材质的物体相互摩擦时会产生静电一样，在云内也会使电荷发生转移。
通常情况下，云的上部会积累正电荷，云的下部积累负电荷。这是因为较轻的冰晶等粒子在对流等过程中被带到云的上部，它们携带正电荷；而较重的水滴等粒子留在云的下部，携带负电荷。
电场的形成随着电荷的不断积累，云内和云与地面之间形成了强大的电场。电场强度会随着电荷的增加而增强，就好像在两个带相反电荷的极板之间建立起了一个电场。当电场强度达到一定程度时，周围的空气就会被电离。
空气原本是电的绝缘体，但在足够强的电场作用下，空气分子中的电子会被剥离出来，形成等离子体状态。这个过程类似于在霓虹灯中，通过高电压使气体电离发光。
闪电的产生当电场强度足以击穿空气的绝缘性能时，就会形成导电通道，也就是闪电通道。这个通道内充满了被电离的空气粒子，它们能够传导电流。
闪电是云内不同电荷区域之间（如云层内部的正、负电荷区之间）、云与云之间或者云与地面之间的巨大电流放电现象。其电流强度非常大，通常可达几万安培甚至几十万安培。闪电的速度极快，它以光速的一小部分传播，通道内的温度可瞬间升高到几万摄氏度，比太阳表面温度还要高。
雷声的产生闪电通道内的高温会使周围空气迅速膨胀。由于空气的快速膨胀，产生了强烈的冲击波。就像炸弹爆炸时周围的空气被急剧压缩和向外扩散一样。
这种冲击波在空气中传播，形成了我们听到的雷声。最初的雷声是非常尖锐的，这是因为靠近闪电通道处的空气膨胀最剧烈。随着冲击波向外传播，雷声的频率会逐渐降低，听起来更加低沉、持续时间也更长。而且由于声音在空气中传播速度相对较慢（约 340 米 / 秒），而闪电是以光速传播的，所以我们总是先看到闪电，后听到雷声。
二、雷电产生的环境因素对流天气的重要性强烈的对流运动是积雨云形成的关键。在阳光照射地面不均匀的情况下，比如在山地和平原交接处、水面和陆地交接处等，地面受热不均。受热的地面空气会上升，周围较冷的空气会补充过来，形成对流。
这种对流会把水汽带到高空，水汽在上升过程中不断冷却、凝结，为雷电的产生提供了物质基础（云层）和动力条件（电荷分离的环境）。例如在热带地区，由于太阳辐射强烈，地面受热差异大，对流活动频繁，所以雷电天气也比较多。
水汽条件的作用充足的水汽是形成雷电的必要条件之一。水汽的存在使得云层能够形成并不断发展。当水汽含量高时，云层中的水滴和冰晶数量也多，这增加了电荷分离的机会。
比如在海洋附近或者潮湿的热带雨林地区，水汽丰富，积雨云更容易形成和积累电荷，从而增加了雷电发生的可能性。而且水汽在云层中的相变过程（如水汽凝结成水滴、水滴冻结成冰晶等）也是促进电荷分离的重要因素。
来源：科学小黄花
