新聞中的科學~雷的形成

雷的形成

簡單地說，它是強力的正、負電中和現象，它有接近3萬℃的高溫，讓附近的空氣瞬間膨脹，產生巨大聲波

台灣大學大氣科學系教授陳正平表示，雷電的起因是雲裡面的電場作用，雲的下端偏負電、上端偏正電，大約90％的雷電在雲內或雲之間產生，我們會看到天空一閃一閃地發光，僅有10％的雷電因為雲和地面的感應作用而打到地面上。

陳正平說，大部分的雲對地閃電都是「兩段式」。第一擊叫「前導閃電」（step leader），由雲內放電作前導，從空中往下走；這一股帶電的空氣像一條看不見的電線，但它不是直的。陳正平說，「劈下來」的閃電不斷分支、走岔路，因為它在尋找地面上的接通點，找不到接通點的分支閃電就無疾而終。

在前導閃電接近地面、找到接通點時，走在前面的電子隨即和接通點產生電中和現象，接著是它後面的電子、再後面的電子……電中和發出光和熱，由於它速度很快，我們只能看到一道「回擊」（return stroke）電流沿著這條「空氣電線」往上竄，進而形成看得到的閃電、聽得見的雷聲。

如果實際測量，閃電的寬度才2至3公分，但是它的速度大約有每秒5萬至6萬公里（光速的1/6至1/5），產生的電流可達1萬安培（最高可達11萬安培），溫度3萬℃。所以許多物體被雷電劈中會瞬間燒焦，人體被劈中可能有生命危險甚至連砂石都會熔化，再重新凝固後形成「閃電岩」；陳正平說，一般雷擊大約是一個通道連續放電3至5次，最高紀錄是連劈26次。

積雨雲是閃電最大的製造者，它的內部帶有不同性質的電荷。當空氣上方乾冷，下方濕暖時，由於濕暖空氣密度較低，會迅速往上升，而上方密度大的乾冷空氣往下降。在這些水滴或小冰粒摩擦碰撞於是帶有電荷。這樣的型態時常發生於冷鋒與暖空氣交界處。

依據台灣電力公司、中央氣象局的紀錄，近年落雷次數最多的是2008年，當年打了35003次雷；去年卻只有3754次。

另外，去年一直到4月中才響起第一聲雷，也是從1955年有紀錄以來最晚打雷的一年。

從2008年以來，打雷次數逐年減少，今年第一季甚至只打過7次雷，第二季起才稍微多一些。中央氣象局預報中心主任鄭明典表示，比起前2、3年今年打雷現象的確特別多。

他解釋，今年太平洋高壓偏北、偏東，影響台灣天氣的程度不若往年；台灣天氣反而多受赤道的熱帶系統影響，從南方熱帶地區來的海洋氣團容易造成午後雷陣雨，打雷的次數就變多。

鄭明典進一步解釋，今年夏天，原來會讓台灣晴朗炎熱的太平洋高壓影響時間短，只在7月熱了一小段時間；反而是南方熱帶天氣系統持續影響我們，下了很多次午後雷陣雨。

南部最受「雷神」青睞，今年則是高雄美濃打雷特別多，鄭明典說局部地區的差異比較難說。但他也指出，今年夏季「間熱帶輻合帶」（季風造成的低壓雲帶）在台灣南方附近空中停了3個月；「間熱帶輻合帶」造成的天氣特性就是對流發展旺盛、天氣不穩定，南台灣是最靠近這裡的地方，可能是打雷次數較多的原因之一。

鄭明典表示，其實目前的落雷定位並不是很準；氣象局近年曾比較雷區位置圖和雷達回波圖，發現有時兩者差距很遠，資料上打雷的位置，當下天空中卻沒半點雲。

鄭明典說，以前也曾在桃園觀音、高雄壽山觀測到比較多的雷擊現象，每年打雷最多的位置都可能不同。

雷擊除了影響飛航、民眾安全外，也可能讓工廠跳電，造成生產線停滯；台灣電力公司綜合研究所統計，歷年來台電輸電線事故中，雷害就占了最大比重（40％）。為了防止被「電假的」，台電在1989年引進全國唯一「落雷偵測系統」，希望將災損降至最低。

1997年5月5日下午3點，新竹科學園區附近一條69kV高壓電線被雷劈斷，使新竹一次變電所變壓設備跳脫，包括科學園區廠商在內有23萬戶受影響，園區損失數十億。不僅如此，高壓電線落在一處養豬場，還讓許多豬隻在運送過程中被電死。

台電綜合研究所高壓研究室鹽害雷害組長陳健賢表示，落雷主要受到太陽輻射與氣流影響，每年落雷次數不同；去年落雷次數相當少，但2008年就高達35003次。

根據台電統計從2003至2010年的資料，目前全台落雷密度（每年每平方公里的落雷次數）衛冕者一直是屏東市區。

陳健賢說明，除了屏東地區空曠，也因線路大多架空，所以成為「雷神」最青睞的地方。

台電的落雷偵測系統在全台有7個偵測站。1989至2000年時，僅能偵測雲對地面的雷擊，2002年起引進新系統，可同時偵測雲對地與雲中落雷。

2012年台電全面更新系統，至2013年6月中時，除了可同時偵測雲中、雲對地外，最遠可偵測到遠達香港、韓國等地的落雷。

而在防止、減輕落雷災害部分，陳健賢表示，在落雷多、空曠或高壓配電（34.5萬伏特）地區，會裝設「架空避雷線」；而在配電較低或平地、市區等，則裝「礙子」來導電，超高壓變電所則加裝線路避雷器。

台電主管說，自從有了避雷設備，許多廠商也加裝不斷電系統後，十幾年前的「轟天雷」事件就再也沒發生過了。