電流要多強 才能打穿空氣?

文/施奇廷(東海大學應用物理學系系主任) |2020.07.16
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發生在2018年10月31日的巴西閃電,上個月被世界氣象組織認證,是史上最大的閃電。圖/WMO

文/施奇廷(東海大學應用物理學系系主任)

北極圈氣溫飆高到攝氏38度,中國大陸長江流域強降雨造成嚴重水患,這是這幾天關於全球氣候變遷,造成的極端天候的新聞。除了這些以外,今年6月25日,印度與尼泊爾接壤的北方省以及比哈爾省兩地,一天之內就有107人遭受雷擊而死,破了單日的最高紀錄。近年來,印度每年都有超過2000人遭到雷擊而死。

而就在前一天6月24日,國際氣象組織(WMO)正式發表認證,史上最強閃電發生在2018年10月31日的巴西南部,這一發閃電橫跨709公里的範圍,有衛星空照圖為證。這個分析結果,將發表在最近一期的《地球物理研究通訊》。

大家都知道閃電是什麼東西,就是電流劃破天際,雲層中的電荷落下進入地面的過程。閃電的能量驚人,平均而言,一發閃電的能量是50億焦耳,持續時間一般來說為10微秒,換算成功率的話是500兆瓦,是台灣尖峰發電功率的一萬多倍。

等等,空氣不是絕緣體嗎?為什麼電流能夠穿過去呢?不過呢,所謂的絕緣體,也是有其限度的,在課堂上問同學這個問題,大家多半也是從「歐姆定律」下手。

關鍵在於電場的大小與介質的「絕緣強度」(dielectric strength)。閃電能打穿原來是絕緣體的空氣,是因為空氣的絕緣強度是300萬伏特每公尺,電場超過這個數值,就可以打穿空氣。

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