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闪电能起到大气清洁剂的作用

自然 | admin发表于2021年05月27日 | 1603个浏览

闪电能起到大气清洁剂的作用

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。

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。

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。

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