新浪科技|神秘闪电能起到“大气清洁剂”的作用
文章图片
图1/2
闪电是发生在云层之间或者云层和地面之间的自然放电
新浪科技讯 北京时间 5月26日消息 , 据国外媒体报道 , 闪电是一种令人难以置信的景象 , 当闪电瞬间照亮夜空会让人们记忆犹新 , 风暴云彼此碰撞 , 产生的闪电强度大约是10亿伏特 , 这足够对60个普通家庭提供一天的能量 。 人们意想不到的是 , 除了持续短暂几秒钟 , 闪电还有助于净化地球大气层 , 对人类生活环境十分有益 。
那么 , 闪电是如何实现的呢?科学家发现闪电能将云层中的水分子分解产生自由基 , 这些自由基与甲烷发生反应并将其分解 , 从而起到净化大气层的作用 。 在全面回答这个问题之前 , 我们首先应该从闪电自身进行分析 。
闪电是如何产生的?
当我们脚踏在地毯上摩擦 , 或者触摸别人时 , 都会产生静电 , 而闪电是暴风云层相互碰撞或者摩擦时产生的大规模静电 。 正常白色蓬松的云层是不会产生闪电的 , 但是风暴云充满了扰动气流 , 风暴云下方部分存在的水分被扰动气流携带着向上方运动 , 这里的大气温度较底 , 导致水分凝结成冰 , 与此同时 , 空气也将从风暴云上半部分推至风暴云底部 。
当冰和水在风暴云中上下移动遭遇时 , 电子将被剥离 , 产生电失衡 , 闪电正是大自然“管理”这种电失衡的方式 。 带有负电的风暴云盘旋在带正电的地面上 , 一旦这两种电荷试图相互连接 , 就会产生闪电 。
为什么闪电能帮助我们清洁大气层呢?其主要原因是闪电能产生自由基 , 闪电比太阳表面的温度高5倍 , 在这种令人难以置信的高热量和能量下 , 会立即分解闪电周围的空气分子 , 其中包括氮气和氧气 , 这两种气体在地球大气层中浓度最高 。
当静电荷在云层之间积聚时 , 闪电穿过空气 , 就会形成氧化氮(-NO)、羟基自由基(-OH)和过氧化氢自由基(-OH2) 。 羟基自由基就是缺少一个电子的氢和氧分子 , 让我们回顾一下基础化学理论 , 从而理解为什么闪电现象如此重要 。 电子成对地环绕在原子周围 , 原子是最小的元素粒子 , 因此 , 如果一个电子抛弃了它的伙伴 , 我们仅剩下一个未配对的电子或者“自由电子” 。
带有自由电子的分子处于带电状态 , 未配对的电子会积极寻找新的伙伴 , 所以它一直在寻找可以与其结合的新分子 。 当闪电将蓬松云层中的水分子分解时 , 将产生许多带电羟基 。
大多数闪电并未真实接触地面 , 而是在空中呈之字形状穿过 , 驱散大量的云中水气 , 因此闪电会产生大量自由基电子 , 尤其是在强风暴天气 , 闪电作为大气空气净化器的关键就在于这些自由基电子 。
文章图片
图2/2
闪电能将云层中的水分子分解成羟自由基
羟自由基电子可以分解温室气体
处于扰乱状态的羟自由基电子总是在寻找新的伙伴 , 在大气层中最接近它们的分子是什么?温室气体 , 其中最常见的就是甲烷气体 。
大气层发生闪电的过程也被称为氧化过程 , 据称 , 闪电造成了全球2-16%的羟自由基被氧化 , 全球每天发生超过300万次雷击 , 世界各地一直都有大量羟自由基产生 。
此外 , 除了我们看到的闪电 , 还有来自云层中微小、肉眼无法观察到的放电现象 , 这些放电无法使用相机拍摄记录下来 , 只有使用高端特殊设备才能被发现 , 它们有助于生成羟自由基 。
【新浪科技|神秘闪电能起到“大气清洁剂”的作用】然而 , 人类产生的温室气体似乎并未停止 , 人们真正担心的是 , 大气层中甲烷含量会快速升高 , 以至于没有足够的自由基与它们发生反应 。 幸运的是 , 大自然有一种以让羟自由基循环的方法 。
甲烷与羟自由基发生反应之后 , 反应产物将进一步与空气中的氮氧化物反应 , 再次形成羟自由基 。
结论
闪电净化空气的特征是科学家开创性观察成果 , 美国宇航局将闪电称为“大气清洁剂” , 我们现已知道 , 闪电有助于将空气中的氮固定到土壤中 , 使其易于被植物利用 。
最重要的是 , 闪电还有助于清洁空气 , 谁能想到闪电还能帮助人类 , 一个有趣的观察结果是 , 随着全球气候转暖 , 地球将逐渐升温 , 世界各地将出现越来越多的风暴 , 潜在着发生更多的闪电现象 。 (叶倾城)
推荐阅读
- 产品|泰晶科技与紫光展锐联合实验室揭牌
- 空间|(科技)科普:詹姆斯·韦布空间望远镜——探索宇宙历史的“深空巨镜”
- 相关|科思科技:无人机地面控制站相关设备产品开始逐步发力
- 机身重量|黑科技眼控对焦23年后回归,升级! 江一白解读EOS R3
- 公司|科思科技:正在加速推进智能无线电基带处理芯片的研发
- 项目|常德市二中2021青少年科技创新大赛再获佳绩
- 视点·观察|科技巨头纷纷发力元宇宙:这是否是所有人的未来?
- 技术|聚光科技旗下临床质谱仪获批医疗器械注册证
- 视点·观察|科技股连年上涨势头难以持续:或已透支未来涨幅
- 视点·观察|科技行业都在谈论“元宇宙”,可是它还不存在