下雨天遇到雷陣雨時,很多人都會發現一件事:天空先亮一下,過了幾秒鐘,才聽到轟隆隆的雷聲。這不是因為閃電真的比雷早發生很多,而是因為「光」和「聲音」傳到我們身邊的速度差很多。
閃電是一種非常強烈的放電現象。當雲裡、雲和雲之間,或雲和地面之間累積了大量電荷,電荷突然找到路徑釋放,就會形成一道明亮的電流。這道電流把周圍空氣瞬間加熱到非常高的溫度,空氣快速膨脹,像突然爆開一樣,產生震動。這個震動傳到耳朵裡,就是我們聽見的雷聲。
所以,閃電和雷其實幾乎是同一件事的兩種表現:眼睛看到的是強光,耳朵聽到的是空氣震動。差別在於光跑得非常快,每秒大約可以前進三十萬公里;聲音慢得多,在空氣中每秒大約前進三百四十公尺。對我們來說,光幾乎是一瞬間就到了,但聲音需要花時間慢慢傳過來。
可以想像成有人在遠方放煙火。你常常會先看到天空亮起,接著才聽到「砰」的一聲。煙火和閃電很像,亮光先到,聲音後到。又例如在操場上看遠處的人拍手,如果距離很遠,你可能會先看見手合起來,過一下才聽到拍手聲。不是對方動作和聲音不同步,而是聲音在路上花了比較久。
我們還可以用這個現象大略估計閃電離自己多遠。看見閃電後開始數秒數,數到聽見雷聲為止。因為聲音大約三秒走一公里,所以如果你數到六秒才聽到雷,閃電大約在兩公里外;如果只隔一兩秒,表示雷雨可能非常接近,要趕快到室內避雨,遠離樹下、空曠地和金屬物品。
有時候雷聲聽起來不是一聲短短的「砰」,而是長長的「轟隆隆」。這是因為閃電本身可能很長、形狀彎曲,不同位置產生的聲音到達我們耳朵的時間不同;再加上聲音會在雲層、山坡或建築物間反射,就像回音一樣,於是雷聲被拉長了。
下次看到閃電時,可以把它當成大自然給我們的一堂物理課:光像跑得超快的信使,幾乎立刻把消息送到眼前;聲音像慢慢跑來的信使,過幾秒才抵達耳邊。先看到、後聽到,正是因為它們走同一段路,速度卻差了非常非常多。
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範例問題:
- 為什麼閃電和雷聲其實幾乎同時產生?
- 如果看見閃電後五秒才聽到雷,雷雨大約離你多遠?
- 打雷時,哪些地方比較不適合停留?
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