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大氣層 神秘閃電能起到“大氣清潔劑”的作用

來源：新浪科技
閃電是發生在云層之間或者云層和地面之間的自然放電
新浪科技訊 北京時間 5月26日消息，據國外媒體報道，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，產生的閃電強度大約是10億伏特，這足夠對60個普通家庭提供一天的能量。人們意想不到的是，除了持續短暫幾秒鐘，閃電還有助于凈化地球大氣層，對人類生活環境十分有益。
那么，閃電是如何實現的呢？科學家發現閃電能將云層中的水分子分解產生自由基，這些自由基與甲烷發生反應并將其分解，從而起到凈化大氣層的作用。在全面回答這個問題之前，我們首先應該從閃電自身進行分析。
【 大氣層|神秘閃電能起到“大氣清潔劑”的作用】閃電是如何產生的？
當我們腳踏在地毯上摩擦，或者觸摸別人時，都會產生靜電，而閃電是暴風云層相互碰撞或者摩擦時產生的大規模靜電。正常白色蓬松的云層是不會產生閃電的，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，導致水分凝結成冰，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化學理論，從而理解為什么閃電現象如此重要。電子成對地環繞在原子周圍，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，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合的新分子。當閃電將蓬松云層中的水分子分解時，將產生許多帶電羥基。
大多數閃電并未真實接觸地面，而是在空中呈之字形狀穿過，驅散大量的云中水氣，因此閃電會產生大量自由基電子，尤其是在強風暴天氣，閃電作為大氣空氣凈化器的關鍵就在于這些自由基電子。
閃電能將云層中的水分子分解成羥自由基
羥自由基電子可以分解溫室氣體
處于擾亂狀態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。
大氣層發生閃電的過程也被稱為氧化過程，據稱，閃電造成了全球2-16%的羥自由基被氧化，全球每天發生超過300萬次雷擊，世界各地一直都有大量羥自由基產生。
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備才能被發現，它們有助于生成羥自由基。
然而，人類產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生反應。幸運的是，大自然有一種以讓羥自由基循環的方法。
甲烷與羥自由基發生反應之后，反應產物將進一步與空氣中的氮氧化物反應，再次形成羥自由基。
結論
閃電凈化空氣的特征是科學家開創性觀察成果，美國宇航局將閃電稱為“大氣清潔劑”，我們現已知道，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，一個有趣的觀察結果是，隨著全球氣候轉暖，地球將逐漸升溫，世界各地將出現越來越多的風暴，潛在著發生更多的閃電現象。（葉傾城）

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