雷擊閃電的特性
     (1)雷電流的特性
    雷電破壞作用與峰值電流及其波形有最密切的關(guān)系。雷擊的發(fā)生、雷電流大小與許多因數(shù)有關(guān)，其中主要的有地理位置、地質(zhì)條件、季節(jié)和氣象。其中氣象情況有很大的隨機(jī)性，因此研究雷電流大多數(shù)采取大量觀測(cè)記錄，用統(tǒng)計(jì)的方法尋找出它的概率分布的方法。根據(jù)資料表明，各次雷擊閃電電流大小和波形差別很大。尤其是不同種類放電差別更大。為此有必要作如下說明。
    由典型的雷雨云電荷分布可知，雷雨云下部帶負(fù)電，而上部帶正電。根據(jù)云層帶電極性來(lái)定義雷電流的極性時(shí)，云層帶正電荷對(duì)地放電稱為正閃電，而云層帶負(fù)電荷對(duì)地放電稱為負(fù)閃電。正閃電時(shí)正電荷由云到地，為正值，負(fù)閃電時(shí)負(fù)電荷由云到地，故為負(fù)值。云層對(duì)地是否發(fā)生閃電，取決于云體的電荷量及對(duì)地高度或者說云地間的電場(chǎng)強(qiáng)度。
    云地間放電形成的先導(dǎo)是從云層內(nèi)的電荷中心伸向地面。這叫做向下先導(dǎo)。其最大電場(chǎng)強(qiáng)度出現(xiàn)在云體的下邊緣或地上高聳的物體頂端。雷電先導(dǎo)也可能是從接地體向云層推進(jìn)的向上先導(dǎo)。因此，可以把閃分成四類，只沿著先導(dǎo)方向發(fā)生電荷中和的閃電叫無(wú)回?fù)糸W電。當(dāng)發(fā)生先導(dǎo)放電之后還出現(xiàn)逆先導(dǎo)方向放電的現(xiàn)象，稱為有回?fù)糸W電。
    上面講到一次雷擊大多數(shù)分成3～4次放電，一般是第一次放電的電流最大，正閃電的電流比負(fù)閃電的電流大。這可以從圖1.2典型的雷雨云中的電荷分布得到理解。
    電流上升率數(shù)據(jù)對(duì)避雷保護(hù)問題極其重要，最大電流上升率出現(xiàn)在緊靠峰值電流之前。習(xí)慣上用電流波形起始時(shí)刻至幅值下降為半幅值的時(shí)間間隔來(lái)表征雷電流脈沖部分的波長(zhǎng)。雷電流的大小與許多因素有關(guān)，各地區(qū)有很大區(qū)別，一般平原地區(qū)比山地雷電流大，正閃電比負(fù)閃電大，第一閃擊比隨后閃擊大。
    (2)閃電的電荷量
    閃電電荷是指一次閃電中正電荷與負(fù)電荷中和的數(shù)量。這個(gè)數(shù)量直接反映一次閃電放出的能量，也就是一次閃電的破壞力。閃電電荷的多少是由雷云帶電情況決定的，所以它又與地理?xiàng)l件和氣象情況有關(guān)，也存在很大的隨機(jī)性。從大量觀測(cè)數(shù)據(jù)表明，一次閃電放電電荷Q可從零點(diǎn)幾庫(kù)侖到1000多庫(kù)侖。然而在一次雷擊中，在同一地區(qū)它們的數(shù)量分布符合概率的正態(tài)分布。第一次負(fù)閃擊的放電量在10多庫(kù)侖者居多。
    一朵雷云是否會(huì)向大地發(fā)生閃擊，由幾個(gè)基本因素決定，其一是云層帶電荷多少，其二是把云層與大地之間形成的電容模擬為平板電容時(shí)，它對(duì)大地的電容是多少。當(dāng)然這個(gè)模擬電容兩極之間的電壓就是由電容和帶電量決定的。當(dāng)這個(gè)模擬電容內(nèi)的電位梯度du/dl達(dá)到閃擊值時(shí)就會(huì)發(fā)生閃擊。當(dāng)閃擊一旦發(fā)生，云地之間即發(fā)生急劇的電荷中和。
    雷電之所以破壞性很強(qiáng)，主要是因?yàn)樗牙自铺N(yùn)藏的能量在短短的幾十μｓ放出來(lái)，從瞬間功率來(lái)講，它是巨大的。但據(jù)有關(guān)資料計(jì)算，每次閃擊發(fā)出的能量只相當(dāng)燃燒幾千克石油所放出的能量而已。
    (3)雷電波的頻譜分析
    雷電波頻譜是研究避雷的重要依據(jù)。從雷電波頻譜結(jié)構(gòu)可以獲悉雷電波電壓、電流的能量在各頻段的分布，根據(jù)這些數(shù)據(jù)可以估算通信系統(tǒng)頻帶范圍內(nèi)雷電沖擊的幅度和能量大小，進(jìn)而確定避雷措施；在電力系統(tǒng)中，了解雷電波頻譜分析在避雷工程中，也可以根據(jù)其分析結(jié)果，用最小的投資，達(dá)到足夠安全的效果。
    雖然各種雷電波總體的輪廓相似，但是每一次雷電閃擊的電流（電壓）波形仍然存在很大的隨機(jī)性。
    雷云向大地或雷云之間劇烈放電的現(xiàn)象稱為閃擊（這里以討論前者為主），帶負(fù)電荷的雷云向大地放電為負(fù)閃擊，帶正電荷的雷云向大地放電為正閃擊，雷云對(duì)大地放電多為負(fù)閃擊，其電流峰值以20~50KA居多。正閃擊比負(fù)閃擊猛烈，其電流幅值往往在100KA以上，我國(guó)黑龍江省近年曾發(fā)生過300KA正電荷閃擊記錄（通常200KA以上屬少見）。
    雷電活動(dòng)及雷擊的選擇性
    (1)雷電活動(dòng)及雷電活動(dòng)日
    雷電活動(dòng)從季節(jié)來(lái)講以夏季最活躍，冬季最少，從地區(qū)分布來(lái)講是赤道附近最活躍，隨緯度升高而減少，極地最少。
    評(píng)價(jià)某一地區(qū)雷電活動(dòng)的強(qiáng)弱，通常用兩種方法。其中一種是習(xí)慣使用的“雷電日” ，即以一年當(dāng)中該地區(qū)有多少天發(fā)生耳朵能聽到雷鳴來(lái)表示該地區(qū)的雷電活動(dòng)強(qiáng)弱，雷電日的天數(shù)越多，表示該地區(qū)雷電活動(dòng)越強(qiáng)，反之則越弱。我國(guó)平均雷電日的分布，大致可以劃分為四個(gè)區(qū)域，西北地區(qū)一般15日以下；長(zhǎng)江以北大部分地區(qū)（包括東北）平均雷電日在15?0日之間；長(zhǎng)江以南地區(qū)平均雷電日達(dá)40日以上；北緯23°以南地區(qū)平均雷電日達(dá)80日。廣東的雷州半島地區(qū)及海南省，是我國(guó)雷電活動(dòng)最劇烈的地區(qū)，年平均雷電日高達(dá)120--130日。總的來(lái)說，我國(guó)是雷電活動(dòng)很強(qiáng)的國(guó)家。
    因?yàn)槿藗兌淠苈牭降睦茁暎话憔嚯x只能在15km左右，更遠(yuǎn)的雷聲一般就聽不到了，所以雷電日只能反映局部地區(qū)雷電活動(dòng)情況。
    還有一些科學(xué)家認(rèn)為用雷電日表征一個(gè)地區(qū)雷電活動(dòng)不夠準(zhǔn)確，因?yàn)橐惶飚?dāng)中聽到一次雷聲就算一個(gè)雷電日，而一次當(dāng)中聽到1000次雷聲也算一個(gè)雷電日，并且認(rèn)為測(cè)試地區(qū)以1000k㎡范圍內(nèi)發(fā)生的閃擊次數(shù)來(lái)統(tǒng)計(jì)，這樣就得出一種新的評(píng)價(jià)雷電活動(dòng)的方法，叫雷閃頻數(shù)。也就是說雷閃頻數(shù)是1000k㎡內(nèi)一年共發(fā)生的閃擊數(shù)（也可以用每1k㎡一年內(nèi)雷擊次數(shù)為單位）。顯然以1000k㎡作為一個(gè)地區(qū)單位來(lái)評(píng)價(jià)雷電活動(dòng)的情況，對(duì)航空、航海、氣象、通信等現(xiàn)代技術(shù)更為適合。然而它的測(cè)試方法只能借助于無(wú)線電，用耳朵來(lái)聽是無(wú)能為力的。而對(duì)于建筑行業(yè)防雷，用雷電日單位己足夠準(zhǔn)確，并且大量觀測(cè)統(tǒng)計(jì)資料表明，一個(gè)地區(qū)的雷閃頻數(shù)與雷電話動(dòng)日成線性關(guān)系，所以兩種統(tǒng)計(jì)方法是沒有矛盾的。
    (2)雷擊的選擇
    年平均雷電日這一數(shù)字只能給人們提供概略的情況。事實(shí)上，即使在同一地區(qū)內(nèi)，雷電活動(dòng)也有所不同，有些局部地區(qū)，雷擊要比鄰近地區(qū)多得多。如廣州的沙河，北京的十三陵等地。我們稱這些地方為該地區(qū)的“雷擊區(qū)” 。
    雷擊區(qū)與地質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)。蘇聯(lián)H﹒C﹒斯捷柯里尼科夫（CTehojhkob）曾用模擬試驗(yàn)的研究方法證明，如果地面土壤電阻率的分布不均勻，則在電阻率特別小的地區(qū)，雷擊的幾率較大。這就是在同一區(qū)域內(nèi)雷擊分布還是不均勻的原因。