破坏力超大的闪电，还有你想不到的好处！闪电的夜晚

闪电的夜晚，破坏长空的闪电不仅会在室外撞击树木、山丘、高大的建筑物和人体造成伤亡、山火等危害，还会净化空气。
在最新的研究中，科学家们发现闪电时释放出大量的化学清洗物质，帮助大气净化。

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2021年3月14日，美国宾夕法尼亚州立大学气象和大气科学系的Brunewilliam教授和他的研究团队在Sciccc期刊中发表了一篇名为Extremeoxidamountsproducedby题目lightning文章，阐述了闪电对全球气候的潜在好处（1）。

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【破坏力超大的闪电，还有你想不到的好处！】science.sciencemag
闪电产生的奥秘
先来了解一下闪电是如何产生的。
闪电是一种常见的自然现象，世界上每天发生数百万次闪电。一般认为，闪电是由云中带正电荷和负电荷的颗粒相互分离，两端分别聚集后产生的。
积雨云是产生闪电的必要条件之一，闪电放电可发生在云内、云与云之间、云与地之间。但是，闪电形成的具体细节仍然是个谜。

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闪电划过天空
根据现在的研究，学者们认为积雨云中强烈的上升气流和下降气流很可能导致过冷的水滴、喷雾和冰晶之间强烈的摩擦冲突，有些电子冲突。
这使得一些颗粒带有正电荷，而另一些颗粒带有负电荷。
带负载的颗粒聚集在云底，而带正载的颗粒聚集在云顶。随着正负荷的聚集，云团极化，形成强大的电场。通常空气不导电，但强电场可以使空气分解空气中的各种分子释放电子，使空气离开，具有导电性。
此外，还有理论认为，外太空高能颗粒可能使空气具有导电性，从而产生闪电传导路径和破坏区域（2) 。
宇宙中的宇宙射线撞击地球外部的大气层，使大气层产生电离，产生高能量粒子流。
高能颗粒流入积雨云后，与云中的空气分子发生碰撞，使空气离开，产生大量的自由电子，这些电子继续与空气中的分子发生碰撞，产生更多的电子和离子，最终形成强大的电场，形成闪电。

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亚利桑那大学水文和大气科学学院课程雷解说图
雷如何净化空气
这些雷如何净化空气？
研究发现，闪电发生时，瞬间放电过程中会产生大量的自由基。
自由基的化学状态非常不稳定，也被称为游离基。分子在特定的外部条件(辐射、光、热)等下，共享按钮被破坏，共享电子对中的电子分别分为两个原子或基团，最终形成不对电子的原子或基团。

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闪电放电电压可达百万至亿伏特，瞬时电流可达十万安培以上，长度从数百米到数百公里。闪电在放电过程中瞬间产生的热量，温度达到2万度，超过太阳球体表面的温度。在这种巨大的能量和热量的作用下，闪电周围空气中的各种分子会发生变化。氮氧是地球大气层中浓度最高的两种气体。
N2占空气中各种成分体积比的78 ， O2是21 ，闪电发生时主要是这两种物质发生化学反应。

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N2和O2在放电条件下生成氮氧化物和臭氧。其中，一氧化氮NO ，由于各种化学反应，羟基自由基的形成OH和其他大气氧化剂的形成，如一氧化氮NO 。
Brune教授和他的团队测量了空气中OH和HO.2等氢氧自由基的浓度，结果在对流层，闪电会导致OH和HO.2的产生，浓度很高。这些观测结果在之后的模拟实验中也得到了验证。
除此之外，低能的亚可见闪电还能产生OH和HOU2等自由基。
据估计，地球大气层自然产生的氧化或净化率为216 ，是由闪电产生的自由基完成的1 。
OH和HO2等氢氧自由基可以产生在积雨云的中心、云闪电、高压电线附近，这些活跃的不稳定自由基分子可以为局部地区和世界的氧化自我清洁做出贡献。
OH是大气中最重要的氧化物质，具有结合有机分子帮助大气自我净化的能力。
引起全球变暖的甲烷CH4等温室气体与OH反应，被清除。另外， Brune教授提出，闪电产生的氢氧自由基可能比氮氧自由基对世界大气氧化的贡献大。