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在对流层顶端发生雷暴,多久才听到雷声?中学物理知识解答原理!

科普小知识2022-03-24 14:20:29
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当初中物理谈到“声音现象”这一章时,它曾经说过一个非常有趣的普遍物理现象,那就是,为什么我们总是先看到闪电,然后在雷暴发生时听到雷声?

大多数人都知道这个问题的物理原因。

光速比声速快。

事实上,真空中的光速是每秒30万公里!在常温空气中,声速只有每秒340米!光速几乎是声速的88万倍!以我们地球大气层的厚度为例,我们地球大气层的厚度约为1000公里。根据光速,光可以在一秒钟内传播300个大气压。

让我们想象一下,如果雷暴发生在地球对流层的顶部,闪电需要多长时间才能进入眼睛?雷声进入耳朵需要多长时间?从看到闪电到听到雷声需要多长时间?

这涉及到初中物理速度公式v=s/t,t=s/v的变形公式,我们知道地球对流层的厚度约为12公里。在将对流层厚度、光速和声速代入公式t = s/v后,我们可以发现光经历的时间是0.00004秒!打雷大约需要35.3秒!由此可以看出,光传播的时间比打雷的时间少得多。因此,闪电出现和看到闪电之间的时间可以忽略不计!

所以,在现实生活中,如果雷暴发生在对流层顶,地球上的人能听到雷声吗?这个问题需要被质疑。根据中学物理知识,因为“声音的响度”与“振幅”和“距离”有关,所以在这种距离的雷声在经过长距离的能量衰减后到达耳朵时,通常非常微弱,甚至完全听不见。

在生活中,我们最常遇到的闪电和雷声都在十秒钟之内。也就是说,雷暴发生在大约1公里到3公里的距离。当闪电发生时,中学生的朋友可以注意到这种物理现象。闪电发生后,他们可以每秒钟一个接一个地默默数数,然后把它代入速度公式,找出当时闪电发生的高度是多少。

由于闪电在任何地方都会分裂死人和家中的电路,这种物理问题有一定的实际意义。闪电总是喜欢高地,喜欢复杂的物体。这也是为什么避雷针顶部是针状的原因。如果任何人在雷雨天气里在空旷的高地上撑着伞,或者在树下下更多的雨,他就会变成一根活生生的“避雷针”!一旦被闪电击中,后果难以预料。即使有一些奇怪的人被闪电击中后幸存了几次,那毕竟只是少数。大多数人的身体抵抗力不足以抵挡这股强大的电流攻击!

因此,中学生的朋友们,在学习物理知识时,不要忘记所有的物理知识实际上都或多或少具有实际意义。这对我们的学习和生活有很大帮助。