閃電:對人類的天罰,對植物的天恩

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當天空布滿濃厚的烏雲時,總會產生一種莫名的恐懼感。如果再加上閃電和雷聲,恐懼感肯定會加倍。在影視作品中,為了營造恐怖和可怕的氛圍,雷聲和閃電幾乎是必不可少的元素。此外,人們常常會對犯下大罪或對社會造成巨大危害的人說:「那個該遭雷劈的傢伙!」

這時,雷電意味著從天而降的「天罰」。像這樣,雷電、閃電、雷聲是常見的自然現象,但卻一直被視為令人生畏的存在。

閃電是由雲層中產生的電荷通過空氣流動產生的現象,通常在下雨時可以在上下延展的積雨雲中看到。當空氣因多種因素急劇上升時,溫度會下降。那麼空氣中的水蒸氣會變冷並凝結成水滴,這些水滴聚集在一起逐漸形成雲。這種快速形成的雲便是垂直發展的積雲。

由於積雲非常厚,因此上下溫差很大。溫度較高的下方形成水滴,而向溫度較低的上方逐漸形成冰晶。雲中的水滴和冰晶快速運動,並相互摩擦,交換電子,形成帶有非常大電荷的電偶。通常空氣不導電,但當電壓超過300萬伏時,電流也能通過空氣流動。

積累電荷的雲層與雲層之間、雲層與地面之間會產生大約1到10億伏特的電壓,瞬間會有電流流動。這時出現的閃光就是閃電。

在雲層和地面之間發生的閃電

一般來說,雷電和閃電的意思有點不同。雷電是閃電襲擊地表物體的現象。比起只包括雲和地面之間發生的放電現象的雷電,閃電可以說是更全面的概念。

雷聲是閃電打擊時電流通過空氣產生的爆裂聲。當電流通過空氣時,空氣會瞬間變得極為炙熱並膨脹。這種空氣的膨脹引起空氣的震動,從而發出雷聲。氣球爆炸時發出的「砰」聲也是類似雷聲的空氣碰撞聲。

每次閃電之後都會聽到雷聲。雷聲是由閃電引起的空氣碰撞聲,因此實際上閃電和雷聲是同時開始的。然而,與光速每秒30萬公里相比,音速只有每秒340米,因此可說聲音的傳播是很慢的。由於光和聲音的速度不同,所以我們先看到光——閃電,然後才能聽到雷聲。

利用閃電和雷聲的時間差,也可以測量閃電和雷聲發生地點與觀察地點之間的距離。如果在閃電打擊3秒後聽到雷聲,那麼可以估算發生地點距離觀察地點大約1公里的距離。在這種情況下,最好儘快躲進建築物裡。因為在閃電發生相對較近的地方,如果仍然暴露在外面,可能會被雷擊到。

如果一個人被雷擊中,身體內會瞬間流過數萬安培的電流。如果電流穿過心臟,可能會導致當場死亡。即使電流沒有穿過心臟,電流流過的部分仍然會受到嚴重的傷害,如燒傷和休克等致命傷害。

像這樣,對於人類來說,閃電是極其可怕和危險的,但對於植物來說卻是不可或缺的寶貴存在。因為閃電能夠分解空氣中的氮,從而提供植物所需的營養-氮肥。

生命體沒有氮就無法存在。所有生命體都是由蛋白質、脂質、碳水化合物、核酸等有機化合物組成的。在這些物質中,對生命體生長最為必需的物質就是蛋白質。為了通過細胞分裂製造新的細胞,細胞的主要成分——蛋白質是必不可少的,因此生命體必須不斷攝取或合成蛋白質。而製造蛋白質所需的元素正是氮。

動物通過吃其他生命體來攝取氮,但植物無法如此。從古至今,耕作時為了促進農作物生長,給植物提供氮源非常重要。因此,人們曾利用人的糞或尿液製作肥料來提供氮源,因為人的糞和尿液中含有氮的氨和硝酸鹽。20世紀初,隨著氮肥的出現,農作物在短時間內得以迅速生長,獲得了豐收,促進了農業的飛速發展。

非農作物的植物又如何呢?植物可以從分解的動植物遺體中吸收氮,但劑量是有限的。植物最容易接觸到氮的來源就是空氣。空氣中,氮氣占78%,氧氣占21%,其餘的1%由氬氣、二氧化碳等氣體組成。然而,植物無法直接吸收空氣中的氮氣,因為空氣中的氮分子是一種非常穩定的氣體。

一些植物為了獲得氮,依靠固氮細菌的幫助。豆科植物根部共生的「根瘤菌」就是一個典型的例子。根瘤菌從豆科植物那裡獲取碳和其他生長物質,作為交換,它們將空氣中的氮轉化為氮化合物並供應給植物的根部。因這種細菌的存在,豆科植物能夠合成高品質的蛋白質。

然而,對於大多數其他植物來說,閃電是氮的額外來源。閃電將空氣中的氮轉化為植物可以吸收的形式。當閃電的高能量作用於空氣中的氮分子時,氮分子會分解並與氧氣結合而形成氮氧化物,再經雨水帶進土壤形成硝酸鹽,即植物所需的肥料的成分。

祖先的智慧中有一句諺語:「雷電多的年份是豐收年」。對人類來說,閃電是可怕的,但對植物來說卻是不可或缺的值得感謝的存在。萬物都有其存在的理由。

「他將亮光普照在自己的四圍;他又遮覆海底。他用這些審判眾民,且賜豐富的糧食。」 伯36章30-31節