天天看點

為何先看到閃電,再聽到雷聲?為何光比聲音速度快?

閃電和雷聲同時産生,為何我們先看見閃電,再聽到雷聲呢?關于這個問題,或許很多人知道原因是光比聲音速度快,但為何光比聲音速度快呢?我們從頭說起。

我們最常見的是雲中放電,一般發生在對流層,也就是從地表向上,高到約11千米左右的部分,對流層的熱點是,高度越高,溫度越低。

為何先看到閃電,再聽到雷聲?為何光比聲音速度快?

關于閃電産生的原因,沒有完全探明,目前接受度最廣的說法如下:

積雨雲是閃電的溫床,積雨雲一般高度可達1萬米以上,我們知道對流層高空溫度很低,實際上冰晶在5千米以上就會形成。當積雨雲内的雨滴當機,帶正電離子會集中在雨滴内冷的地方,帶負電離子會集中在雨滴内較暖的地方,這是實驗已經證明的情況。

是以雨滴外部較冷,帶正電,雨滴内部較暖,帶負電。

随着雨滴進一步當機為冰晶,最終會發生破裂,此時雨滴外部帶正電的殼,會破裂成碎片,随着氣流運動到上方,而較重的雨滴核心,則攜帶負電聚集在雲底。

為何先看到閃電,再聽到雷聲?為何光比聲音速度快?

當雲内電荷差異累積到約數百萬甚至上億伏特時,就會在雲間、雲内和雲底之間發生放電現象。這就好比電容器因為電壓過大,被擊穿了一樣。

擊穿瞬間産生了閃電,閃電周圍的空氣在不到1秒的時間内,加熱到約33000攝氏度,空氣因為快速加熱,産生氣爆炸式的膨脹,進而産生聲波,這就是雷聲。

為何先看到閃電,再聽到雷聲?為何光比聲音速度快?

由此可見,雷聲跟閃電是同時産生的。

雷聲跟閃電本質就是聲音和光,而光(閃電)的傳播速度遠遠大于聲音(雷聲)的傳播速度。具體來說,光速大約在30萬公裡每秒,而聲速大約在343米每秒,也就是光比聲音大緻快100萬倍,這是什麼概念?

為何先看到閃電,再聽到雷聲?為何光比聲音速度快?

如果光和聲音比賽,同時繞地球一周,對于光來說,隻需要約0.134秒,而對于聲音,則需要大約32小時。

我們通過這個特性,可以簡單估算閃電距離我們有多遠。

假如閃電距離人1000米,當人看到閃電後,過大約3秒鐘,才會聽到雷聲。一看到閃電,立刻心中默默數秒,然後一秒對應距離大緻在333米左右,算出結果後,害怕打雷的同學或許就能安心了。

為何先看到閃電,再聽到雷聲?為何光比聲音速度快?

光比聲音快100萬倍,一般《十萬個為什麼》解釋到這裡,就止步了,如果把這原因當問題,背後有沒有更深層次的原理呢?

光波是電磁波,而聲音則是機械波。這兩種波的差異,決定了它們傳播速度的差異。

首先說電磁波,光波作為波長在380到800納米之間的電磁波,本身就是從原子、分子内輻射出的高頻電磁場,這個過程屬于核反應,具有極高的能量,是以不需要媒體就能傳播。

為何先看到閃電,再聽到雷聲?為何光比聲音速度快?

而聲音作為機械波,本質由物體的振動産生,類似多米諾骨牌一樣,是以必須依靠媒體傳播。一旦沒有媒體,比如人進入太空,就無法聽到聲音。

為何先看到閃電,再聽到雷聲?為何光比聲音速度快?

光波依靠電磁場傳播,并且光波的産生需要極高的能量,相比之下,物體振動能量低得多,并且還離不開媒體,上述差異使得光比聲音速度快。

回到問題:為何先看見閃電,再聽到雷聲呢?你是不是有了更深的認識呢?

原創不易,未經授權抄襲必究