由于閃電主要來(lái)自雷云，因此人們對(duì)雷云的電結(jié)構(gòu)進(jìn)行了廣泛的探測(cè)，其結(jié)果有如圖1.15所示的一些。其中(1)是德國(guó)伊斯雷爾(H Israel)發(fā)表于(Atomasheric Electricity)第二卷，在英國(guó)倫敦附近的丘地區(qū)上空探測(cè)到的情況，而(2)和(3)兩圖是美國(guó)尤曼(M.A.Uman) 所(Lightrine)書中刊出的，在美國(guó)新墨西哥州和南非多雷地區(qū)上空探測(cè)到的結(jié)果。

  

   以上都是20世紀(jì)50、60年代提出來(lái)的。不過(guò)，近年來(lái)出版的書刊上發(fā)表的雷云電結(jié)構(gòu)圖也大致與此相同，如圖1.16所示。其中(1)是尤曼發(fā)表在1986年出版的《AII Ahout Lightning》一書中的，而(2)則是1990年6月美國(guó)肯尼迪航天中心(KSC)和美國(guó)國(guó)家航天局(NASA) 聯(lián)合發(fā)表的一份防雷技術(shù)報(bào)告中的。
  從這些圖中可以看出有四個(gè)共同點(diǎn):①雷云的體電荷分布很復(fù)雜，但大致有三個(gè)電荷集中區(qū):②最高集中區(qū)是正電荷，中區(qū)是負(fù)電荷，最低區(qū)也是正電荷，但這里電荷較少;③從地面上觀測(cè)，雷云似乎是帶負(fù)電的，因?yàn)樨?fù)電荷中心離地面較近，而且電量也較多，云地之間的大氣電場(chǎng)主要是由它來(lái)決定的，這樣就可以理解雷暴來(lái)臨時(shí)大氣電場(chǎng)傾向的現(xiàn)象了;④從遠(yuǎn)離雷云的地方來(lái)觀測(cè).雷云的電性類似電偶極子。
   雷云在形成過(guò)程中是怎樣產(chǎn)生電荷的?為什么又總是分布成三個(gè)電荷集中區(qū)?許多科學(xué)家都對(duì)此進(jìn)行了探索，提出了許多假說(shuō)，其中，近似正確的大致有如下四種

  

  ①感應(yīng)起電說(shuō):該假說(shuō)認(rèn)為在雷云形成時(shí)，所含降水粒子在垂直大氣電場(chǎng)中感生出電荷。水滴下端感應(yīng)出正電荷，水滴上端感應(yīng)出負(fù)電荷，如圖1.17所示。水滴下降時(shí)與大氣中的離子相遇，異性電荷相互吸引，于是大氣中的負(fù)離子容易與下降水摘相吸附，以至于水滴下端的感生正電荷被中和，這樣水滴就帶上端所剩下的負(fù)電荷了。而大氣中的正離子被下降的水滴排斥，繞過(guò)水滴繼續(xù)上升，結(jié)果便造成了雷云上部帶正電、下部帶負(fù)電的電荷分布狀況。
  該學(xué)說(shuō)大致說(shuō)明了雷云起電后的電荷分布，但在精確說(shuō)明雷電現(xiàn)象時(shí)卻發(fā)現(xiàn)有不妥之處，故后來(lái)有所修改，即認(rèn)為下降的降水粒子不一定是液態(tài)的，也可以是固態(tài)的冰晶、苞粒等，它們受到大氣電場(chǎng)的作用面極化，上升氣流的中性粒子與它們相碰時(shí)，會(huì)帶走下降極化粒子下部的正電荷。經(jīng)過(guò)理論計(jì)算，這樣的起電機(jī)制所形成的云中正、負(fù)電荷量便與實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到的云中帶電量接近了。
  ②溫差起電說(shuō):根據(jù)實(shí)驗(yàn)，而且從物理上也可以說(shuō)明，冰有熱電效應(yīng)。如圖1.18所示，在冰塊中同時(shí)存在著氫離子H和氫氧根離子OH，其離子依度隨者溫度的升高而增大。當(dāng)冰塊兩端溫度不同時(shí)，熱端的離子濃度高，冷端的離子濃度低，因而會(huì)發(fā)生離子擴(kuò)散現(xiàn)象。兩種離子均會(huì)從熱端跑向冷端。不過(guò)氨離子H的質(zhì)量輕，擴(kuò)散速度快，先到達(dá)冷端，這樣導(dǎo)致冷端帶正電同時(shí)建立起靜電場(chǎng)，阻礙后面的組離子H繼續(xù)向冷端擴(kuò)散。最后達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，離了分布穩(wěn)定下來(lái)，使冷端帶有一定的正電，熱端帶有一定的負(fù)電，而冰塊成為一個(gè)電偶極子。
  所有觀測(cè)都看到雷云中有大量的冰晶、苞粒和過(guò)冷水滴存在，因此該學(xué)說(shuō)認(rèn)為雷云中的冰晶、霍粒在對(duì)流氣流的攜帶下相互碰撞和摩擦，造成溫度差異，從而發(fā)生熱電現(xiàn)象。當(dāng)兩端在重力和氣流作用下相互分式均帶上了電，這樣就定性地說(shuō)明了雷云中正、負(fù)電荷的分別集中。由該理論可以推導(dǎo)出某些與實(shí)驗(yàn)觀測(cè)值較為接近的結(jié)論。
  ③破碎起電說(shuō):1964年，馬特?zé)崴?Mathown) 和梅森(B. J. Mason)在對(duì)雷云進(jìn)行探測(cè)時(shí)，拍攝到大雨滴在下降過(guò)程中的一一組照片，如圖1.19所示，這些照片顯示出大雨滴受到氣流的作用，變得不穩(wěn)定，最后變形破碎，產(chǎn)生許多小水滴和幾個(gè)較大水滴，小水滴帶負(fù)電而大水滴則帶正電。
  為了解釋雷云起電現(xiàn)象，他們注意到雨滴下降時(shí)有晴天大氣電場(chǎng)的起始感應(yīng)作用，雨滴被極化帶電，因面破碎時(shí)所帶電量就多得多。云中電荷增多時(shí)，大氣電場(chǎng)強(qiáng)度電跟著增大，反過(guò)來(lái)又使雨滴極化時(shí)帶電量增大。如此反復(fù)循環(huán)作用，使得雨滴破碎時(shí)所帶的電量大大增加，由此推算出云的帶電量與實(shí)驗(yàn)觀測(cè)值就比較接近了。
  4.凍結(jié)起電說(shuō)：濃積云中上升氣流雖然很強(qiáng)烈，使水滴相互摩擦作用很大，水滴碰撞分裂也很劇烈，然而在云中產(chǎn)生的電荷并不像觀測(cè)到的那樣多，因此該學(xué)說(shuō)認(rèn)為，只有當(dāng)云中冷水滴與苞粒接觸時(shí)，過(guò)冷水滴有了凝結(jié)核，發(fā)生相變迅速變成固態(tài)，云中電荷才會(huì)迅速增加

濃積云發(fā)展為雷云時(shí)，過(guò)冷水開(kāi)始凍結(jié)，放出潛熱，使凝結(jié)的冰塊內(nèi)部膨脹，導(dǎo)致外部冰殼破裂成冰屑，又由于潛熱造成溫差，產(chǎn)生熱電現(xiàn)象，使破碎的冰屑和內(nèi)部的冰核均帶山電，輕而小的冰屑帶正電，被氣流攜帶著上升，使雷云上部聚集起正電，較大的冰核帶負(fù)電，它們停留在原址或略有下降，所以雷云的中下部帶負(fù)電。雷云中部溫度在0到10攝氏度，是過(guò)冷水滴最多的區(qū)域，所以雷云中部負(fù)電荷較多，該學(xué)說(shuō)較好的說(shuō)明了雷云的電荷分布情況，同時(shí)與實(shí)驗(yàn)觀測(cè)也比較接近。

  但是。真正的雷云起電機(jī)制究竟如何，要判斷和檢驗(yàn)上述各種學(xué)說(shuō)也十分困難，因?yàn)椴惶赡艿嚼自浦羞M(jìn)行驗(yàn)證，而僅靠地面實(shí)驗(yàn)室所制作模擬雷電實(shí)驗(yàn)，還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，雷云起電過(guò)程非常復(fù)雜，而且很可能還是綜合性的，上述各種學(xué)說(shuō)僅僅是從某一個(gè)側(cè)面反映了雷云的起電機(jī)制，所以說(shuō)要全面正確地認(rèn)識(shí)雷云起電機(jī)制，這些學(xué)說(shuō)應(yīng)該是在雷云中都起了作用