图版 33 · 天空
先看见闪电,再听见雷
闪电和雷声是在同一瞬间、同一个地方发生的。你先看见光,过一会儿才听见雷,是因为声音跑得比光慢得多。数一数中间隔了几秒,你就能算出雷暴离你有多远。
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同时发生,先后到达
一道闪电在一眨眼都不到的工夫里,把它经过的空气加热到约 3 万°C,比太阳表面还热好几倍。空气猛地膨胀,发出一声巨响,这就是雷。
光每秒跑 30 万公里,从 10 公里外的闪电到你眼里,只要三万分之一秒。声音在空气里每秒只走约 343 米,同样的路要走将近 30 秒。
雷暴示意 · 距离按真实比例
数三秒,一公里
看见闪电就开始数秒,听见雷声就停。声音每走 1 公里大约要 3 秒,所以把秒数除以 3,就是雷暴离你多少公里。
数到 9 秒,雷暴大约在 3 公里外;数到 30 秒,大约在 10 公里外。天冷时声音稍慢一点,但差别不大。
雷声为什么隆隆响
一道闪电有好几公里长,每一段都同时发出响声。离你近的那段,声音先到;远的那段,声音晚到好几秒。
这些声音一个接一个地到达你的耳朵,连成一串,所以雷声不是“啪”的一下,而是轰隆隆地滚过去。
闪电最多的地方
卫星数了十几年的闪电。地球上闪电最多的地方,是委内瑞拉的马拉开波湖:每年每平方公里有 200 多次。湖上的雷暴差不多夜夜都来。
排在后面的,大多在刚果民主共和国东部,还有一个在哥伦比亚。
闪电最多的五个地方:每年每平方公里的闪电次数(Albrecht 等,2016)
卡塔通博的灯塔
这就是那个角落,地形取自卫星高程数据:马拉开波湖的西南岸,卡塔通博河在这里注入湖中;东南方耸起安第斯山脉,西边是佩里哈山脉。在湖上闪电最密的那一小片水面,卫星数到每年每平方公里约 233 次闪电。
白天,陆地比湖水热得快,风从湖面吹向岸上。到了夜里,情形反过来:山坡迅速变冷,从四面滑下来的空气在湖上相遇。湖水一年到头保持在 28 到 31°C,温暖潮湿的空气被推着上升,一年里约有 297 个夜晚在这里生成雷暴。殖民时代,加勒比海上的水手靠这些闪光辨认方向;当地人至今称它“卡塔通博的灯塔”。
委内瑞拉与哥伦比亚 · 9.3°N 71.8°W · 宽 260 公里 · 高度(包括雷暴)放大 4 倍
听得见雷,就该进屋
雷声通常能传 15 公里左右,而闪电能劈到离雷暴十几公里远的地方。所以只要听得见雷声,你就已经在闪电够得着的范围里了。
这时要躲进有墙有顶的房子,或者金属硬顶、关好车窗的汽车里(敞篷车不行),不要待在空地上或大树下。最后一声雷过后,再等 30 分钟才出去。
你来试试
把雷暴放到不同的距离,点“打雷”,跟着计时数秒,看雷声要多久才到;再看看秒数除以 3 是不是正好等于距离。
试一试把雷暴越推越远:多远以外,雷声多半就听不见了?
模型省略了什么
声速取 20°C 干燥空气中的数值;真实的声速会随气温、风和湿度稍有变化。雷声在传播途中会被地形、建筑和空气层折射、吸收,远处的雷常常听不见。闪电的形状是随机生成的,只是示意。热点数据来自卫星在 1998 到 2013 年间的观测。马拉开波湖的地形来自公开高程数据,大约每 680 米一个点,高度放大了 4 倍;雷暴云按同样的比例画出,形状和闪光的节奏是示意的。
一个常见的误解
人们常说“闪电不会两次劈中同一个地方”,这不对。闪电偏爱高而尖的东西,纽约帝国大厦每年要被劈中二十多次。还有,下雨之前或雨停之后也可能打雷闪电,没下雨不等于安全。
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