云怎么会带动大量的电荷?为什么带负电的云在云层下部?

Question

云怎么会带动大量的电荷?为什么带负电的云在云层下部?

Answer 1

人们长期以来对云中电荷形成的研究发现,它与许多方面的因素有关.现在人类对带电云的认识还是有限的,下面介绍几种说法和分析：
人们发现,山谷中瀑布附近悬浮的雾滴都带负电,而瀑布下部较大的水滴都带正电.实验室的实验表明,大水滴在受外力作用破裂后,形成的新水滴中,较大的明显带正电、较小的带负电,由此推断,积雨云形成过程中气流翻滚很厉害,水滴剧烈碰撞,大量破裂,大的下落、小的被气流带走,形成带正、负电的云块.
人们从云中电荷分布的实测资料发现,高于冰的熔点的液水区总带负电,而云顶的冰晶区总带正电.实验表明,在已经冻结的冰和还没有来得及冻结的水之间可以产生几十伏到几百伏的电压,冰带负电、水带正电.这是因为水里的一些电子在冻结时跑到冰上,在水里留下了正电荷.由此分析,水滴在高空遇冷结成冰粒后下降,在下降途中会沾住遇到的水滴,在冰核周围形成一层水膜,于是冰与水之间产生电压,冰带负电、水带正电.随着冰核沾住的水滴不断增多,水膜不断加厚,下落速度不断加快,最后终于被上升气流冲破形成许多带正电的小水滴,被上升气流带到云顶部,遇冷凝结,形成带正电的冰晶区.而冰核下落到云底融化,形成带负电的液水区,这被认为是云内起电的主要因素.
人们从地壳带有50万库仑的负电荷,地壳与大气层外缘的电离层间有30万伏电压的事实,提出又一说法,云层中不带电的水滴,受地壳所带负电荷的作用,根据电荷间的相互作用,水滴中的负电荷运动到水滴的上端,水滴的下端带正电.当小水滴合并成大水滴开始下降时,下端的正电荷会排开空气中同性的正离子,而把沿途迎面而来的负离子收并过来.上端的负电荷,虽然也对空气中的正离子有吸引作用,但由于正离子先被水滴下端的正电荷排开,等它们向上端的负电荷靠拢时,由于水滴下降速度很快,被排开的正离子已经追不上水滴了.这样,原来中性的水滴吸收了负离子,但没有来得及吸收相应的正离子,水滴就带上了负电.当它们下降到云底时就在云底积聚了大量的负电荷.
关于云中电荷的形成,还有其他许多认识和说法.这里不一一介绍了.