闪电几乎人人都见过，但真是极少有人会想：那些击中了地球的电最后到底去了哪里。

今天我就来为你分析分析。

（击中大地的闪电）

先说说电是怎么来的

学过初中物理的朋友都知道摩擦会产生电，也做过拿塑料尺子在头发上擦几下然后去吸小纸片的试验。

原理很简单，两个不同的物体，当它们相互摩擦的时候，一个物体会从另一个物体表面夺走电子，因为电子带负电，于是抢了电子的一方就带了负电，失去电子的一方就带了正电荷。无论是得到电子还是失去电子的一方都会产生电场，这种电场会极化那些原本不带电的物体使其带电并吸引它们；接地时就会发生放电的现象。如果说吸纸片的试验咱们体会不出电荷得失的厉害，那么当你冬天穿脱毛衣时就会有更深的体验了：毛衣不仅会发出啪啪的声音，还会吸起你的头发、电得你皮肤疼，更有甚者，如果你晚上关了灯还能看到毛衣发出的蓝色电光。

（塑料尺子吸纸片试验）

当然，这点电光跟大自然的闪电比起来完全不值一提。

闪电通常是云层之间或云层与大地之间的剧烈脉冲式放电现象。

闪电的发生与大气中对流云团的堆积有关，当天上有大量对流云团，云层中的水气分子、高空中的冰晶之间会因为云层的剧烈运动而相互碰撞摩擦，这种摩擦与塑料尺摩擦头发一样，它会使彼此都带上电。失去电子的云带正电荷，因为比较轻，它们会运动到云层上方；而另一些得到电子的云带负电荷，它会则沉到云层的下方。云层下方带负电荷的云因为强大的电场作用，它不仅会吸引上方带正电荷的云层，同时也会隔着空气使地面的一些东西带上正电荷。

（对流云团的相互摩擦使云层带电，同时感应地面物体带电）

从上图电荷分布情况我们可以看出，闪电有一部分发生在云团中不同电场的云层之间，而击中地面的闪电则是云层底部与地面感应电场的电流流动。你可以把上方的云层想象成头发、中间云层是塑料尺，而地面的物体则是被感应带电的纸屑。

当云层中电荷越聚越多，其电场强度也越来越大，受云层电场感应，地面物体的感应电场强度也越来越大。由于空气不是电的良导体，地面正电荷会向山顶、树木的尖端、房屋的顶部聚集；云中的负电荷也在不断向下找通路。随着电场强度从几KV/cm上升到10KV/cm，电流就足以电离空气，建立起地面与云层间的闪电通道。

电荷的流向

我们通常看到闪电，都会认为是空中的电流灌入了大地，其实并不总是如此。有许多闪电在云层内部发生，而在云层与地面间的闪电电流也常常是双向的。

（云中的闪电）

闪电有正闪电与负闪电之分。正闪电是云中的正电荷对地面的放电，这时候电流从云流向地面，正闪电很猛烈，电流幅值通常在100KA以上。但大多数的闪电是负闪电，它与正闪电相反，电流是从地面向云层放电，负闪电没有正闪电猛烈，电流幅值大约是正闪电的20%-50%。

击中地球的电流都去哪了？

闪电放电的能量通常有这么几个途径：

一、热能。

闪电会迅速加热周围的空气，使其温度上升到30000℃以上；如果闪电击中树木，它会很轻易地点燃大树并造成森林火灾；而如果闪电击中地面，极高的温度会使沙子熔融，变成闪电熔岩。

（一块小的闪电熔岩，高温熔融了硅砂，使其呈现多孔的玻璃质地）

闪电迅速加热空气会造成沿路的空气急剧膨胀，产生强烈的冲击波，这就是雷声。

二、化学能。

闪电强大的电流会电离空气中的氮气和氧气，一部分氧气会变成臭氧；还有一部分氧气会与氮气发生化学反应，生成一氧化氮，这种氮氧化物被雨水带到地面，会成为植物的重要废料。

三、直入地下。

大部分闪电的电能都泄入地球内部了。

地球本身就是个大电容。在前面闪电生成的部分我们已经提到，云层与地面间的闪电是因为二者之间的感应电场造成的电流流动，所以当闪电发生时，云层电荷的释放会伴随电场的削弱。

地球是一个电阻非常低、电容量非常大的物体，它拥有吸收无限电荷的能力，而且在吸收大量电荷后仍能保持电位不变，因此“接地”电位被作为电气系统中的参考电位体。

（向上喷射的闪电）

地面与大气电容

地球表面与大气之间存在电势差，这个地面电势大约为30万伏特，我们已知地球表面带着55万库伦的负电荷，同样地，地球表面大气中也带有55万库伦的正电荷。

由公式 C=Q/U，

我们可以得出地球表面与大气间总的电容值约为1.7F。

（应该有朋友注意到我没有使用那个“孤立球导体计算公式”来计算地球电容708uF。因为在此处我们计算的是地球表面与大气间的电容值，不是地球球体的电容。）

当某个地区发生雷雨，地表与大气之间因为空气潮湿会中和地表与大气之间的电荷，削弱地表与大气之间的电势差。在这个时候，闪电实际上充当了一种反向充电机制，以此维持地表与大气之间总电势的相对平衡。

（闪电是地球维持电势平衡的反向充电机制）