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神秘閃電能起到“大氣清潔劑”的作用

來源:新浪科技 字號: [ 大 ] [ 中 ] [ 小 ]

  據(jù)國外媒體報道,閃電是一種令人難以置信的景象,當閃電瞬間照亮夜空會讓人們記憶猶新,風暴云彼此碰撞,產(chǎn)生的閃電強度大約是10億伏特,這足夠?qū)?0個普通家庭提供一天的能量。人們意想不到的是,除了持續(xù)短暫幾秒鐘,閃電還有助于凈化地球大氣層,對人類生活環(huán)境十分有益。

  那么,閃電是如何實現(xiàn)的呢?科學家發(fā)現(xiàn)閃電能將云層中的水分子分解產(chǎn)生自由基,這些自由基與甲烷發(fā)生反應(yīng)并將其分解,從而起到凈化大氣層的作用。在全面回答這個問題之前,我們首先應(yīng)該從閃電自身進行分析。

  閃電是如何產(chǎn)生的? 

  當我們腳踏在地毯上摩擦,或者觸摸別人時,都會產(chǎn)生靜電,而閃電是暴風云層相互碰撞或者摩擦時產(chǎn)生的大規(guī)模靜電。正常白色蓬松的云層是不會產(chǎn)生閃電的,但是風暴云充滿了擾動氣流,風暴云下方部分存在的水分被擾動氣流攜帶著向上方運動,這里的大氣溫度較底,導(dǎo)致水分凝結(jié)成冰,與此同時,空氣也將從風暴云上半部分推至風暴云底部。

  當冰和水在風暴云中上下移動遭遇時,電子將被剝離,產(chǎn)生電失衡,閃電正是大自然“管理”這種電失衡的方式。帶有負電的風暴云盤旋在帶正電的地面上,一旦這兩種電荷試圖相互連接,就會產(chǎn)生閃電。

  為什么閃電能幫助我們清潔大氣層呢?其主要原因是閃電能產(chǎn)生自由基,閃電比太陽表面的溫度高5倍,在這種令人難以置信的高熱量和能量下,會立即分解閃電周圍的空氣分子,其中包括氮氣和氧氣,這兩種氣體在地球大氣層中濃度最高。

  當靜電荷在云層之間積聚時,閃電穿過空氣,就會形成氧化氮(-NO)、羥基自由基(-OH)和過氧化氫自由基(-OH2)。羥基自由基就是缺少一個電子的氫和氧分子,讓我們回顧一下基礎(chǔ)化學理論,從而理解為什么閃電現(xiàn)象如此重要。電子成對地環(huán)繞在原子周圍,原子是最小的元素粒子,因此,如果一個電子拋棄了它的伙伴,我們僅剩下一個未配對的電子或者“自由電子”。

  帶有自由電子的分子處于帶電狀態(tài),未配對的電子會積極尋找新的伙伴,所以它一直在尋找可以與其結(jié)合的新分子。當閃電將蓬松云層中的水分子分解時,將產(chǎn)生許多帶電羥基。

  大多數(shù)閃電并未真實接觸地面,而是在空中呈之字形狀穿過,驅(qū)散大量的云中水氣,因此閃電會產(chǎn)生大量自由基電子,尤其是在強風暴天氣,閃電作為大氣空氣凈化器的關(guān)鍵就在于這些自由基電子。

  羥自由基電子可以分解溫室氣體 

  處于擾亂狀態(tài)的羥自由基電子總是在尋找新的伙伴,在大氣層中最接近它們的分子是什么?溫室氣體,其中最常見的就是甲烷氣體。

  大氣層發(fā)生閃電的過程也被稱為氧化過程,據(jù)稱,閃電造成了全球2-16%的羥自由基被氧化,全球每天發(fā)生超過300萬次雷擊,世界各地一直都有大量羥自由基產(chǎn)生。

  此外,除了我們看到的閃電,還有來自云層中微小、肉眼無法觀察到的放電現(xiàn)象,這些放電無法使用相機拍攝記錄下來,只有使用高端特殊設(shè)備才能被發(fā)現(xiàn),它們有助于生成羥自由基。

  然而,人類產(chǎn)生的溫室氣體似乎并未停止,人們真正擔心的是,大氣層中甲烷含量會快速升高,以至于沒有足夠的自由基與它們發(fā)生反應(yīng)。幸運的是,大自然有一種以讓羥自由基循環(huán)的方法。

  甲烷與羥自由基發(fā)生反應(yīng)之后,反應(yīng)產(chǎn)物將進一步與空氣中的氮氧化物反應(yīng),再次形成羥自由基。

  結(jié)論 

  閃電凈化空氣的特征是科學家開創(chuàng)性觀察成果,美國宇航局將閃電稱為“大氣清潔劑”,我們現(xiàn)已知道,閃電有助于將空氣中的氮固定到土壤中,使其易于被植物利用。

  最重要的是,閃電還有助于清潔空氣,誰能想到閃電還能幫助人類,一個有趣的觀察結(jié)果是,隨著全球氣候轉(zhuǎn)暖,地球?qū)⒅饾u升溫,世界各地將出現(xiàn)越來越多的風暴,潛在著發(fā)生更多的閃電現(xiàn)象。(葉傾城)

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