雲層當人們看到閃光，聽到雷聲的時候，閃電已經不是一種電能的形式，而是已經釋放成光、熱、聲波以及化學的能量。

太空的閃電是兩塊帶有相反電荷的雲朵互相靠近時的物理現象，而云朵的體量巨大而又比較稀薄，用人工方法或人力裝置難以同時控制兩塊雲朵，如果專門設計相關儀器，耗費人力物力和資金又太大，曾經有人試著把天空中的上述物質加以控制，但結果是存在人身安全問題，現在人們對太空閃電做了深入研究後，人們就不再做得不償失的事情了。

想做成能量塊嗎，其實雷雲能產生，做個高密類雲端儲存器好了！當然這是玩笑，我覺得可以，用能量控制能量，雷產生離子球，人造離子球儲存閃電！

實際上，在兩個多月前我寫過一篇文章回答了《每年，那麼多閃電擊打地球，電能去哪裡了？》，裡邊比較詳細地介紹了閃電產生的條件、雲層中閃電發生的過程以及閃電最後都去了哪裡。你關注我便可以很容易地找到4月底的這篇文章。在本文開頭我僅簡單介紹其中的要點。

閃電發生的過程

閃電是地球大氣層中常見的天氣現象之一，當天空中雲層聚集，在不同溫度氣流的驅動下，雲層中的水氣分子和細小顆粒之間會相互碰撞摩擦，特別是兩個雲團之間的水氣顆粒之間的摩擦最為劇烈。

我們知道，物質都是由分子、原子構成的，原子的外層是電子。當兩個分子或分子團相互摩擦時，分子團最外層的一部分電子會發生交換，有些分子得到電子的能力比較強，它們會從對方分子那裡搶來電子。電子是帶負電荷的，這樣搶到電子的一方帶了負電、失去電子的一方就帶了正電。

雲層中的小顆粒大量擠撞摩擦，會產生帶正電的雲團和帶負電的雲團，失去電子的雲團由於更輕，它們會處於上方；帶大量負電荷的雲團處於更靠近地面的位置，同時它會透過感應作用讓附近的地面物體帶上正電荷。

（雲層中電荷分佈以及地面感應電場）

空氣是電的不良導體，它不容易被擊穿，所以隨著雲層中的電荷越聚越多，雲層與地面間的電場強度也越來越大，地面正電荷會向樹梢、屋頂等更接近天空的地方聚集，試圖建立電流通道。與此同時，雲層中的負電荷也在向下方尋找通路。當電場強度上升到10kV/cm時，空氣被電離，電流通道瞬間建立，閃電發生。

（空氣被電離，電流通道建立）

當然，閃電也會發生在兩個雲團之間，當雲層的電場足夠強，電流還可能向高空的大氣電離層噴射。

（四分之三以上的閃電發生在雲團之間）

閃電有多強？

說到這裡你可能會有點失望。我們以為閃電很強烈，它應該攜帶著極其巨大的電能，遺憾的是絕大多數情況下並不是如此。當局部電場超過潮溼空氣的介電強度（每米約300萬伏特）時，空氣就能被擊穿，所以閃電放電通常會有個上下限值。

閃電瞬間釋放強大的電流，給人以強烈的震撼。負閃電的平均帶有30000 安培（30 kA）的電流，最強的負閃電釋放的電流高達120kA。正閃電往往比負閃電強烈得多，它可以產生最高達400000安培（400 kA）的峰值電流。

閃電釋放電流的時間極其短暫，我們判斷閃電的強弱需要看它到底釋放了多少能量，通常來說一次閃電所攜帶的能量大約在500~1000 兆焦耳之間。在地球大氣的環境下，閃電的強弱取決於潮溼空氣的介電強度，電場只要達到300萬伏特/米這個數值就會擊穿空氣發生閃電。

（閃電的強弱與潮溼空氣的介電強度有關，它在空氣中的路徑是不規則的）

1焦耳能量是多少？

你把一顆2兩重的番茄向上扔1米，所需要的能量是1焦耳；

將1克水加熱0.24℃，需要1焦耳能量，1000 兆焦耳大約能把2.5噸水從4℃燒開；

將1W的LED燈珠點亮1秒鐘，能量是1焦耳，所以1焦耳就是1W⋅s。

1度電是1千瓦時（

1kW⋅h

）, 因此1kW⋅h是1000W×3600s = 3.6MJ（兆焦耳）

我們已經知道一次閃電最多能釋放1000MJ，也就是說一次閃電釋放的電能最多是280度電。

透過計算，你應該意識到閃電看起來很厲害，但它釋放的能量並不如想象中的那麼大。

（閃電的能量短暫且集中，因此看起來很強大）

如何收集和儲存閃電能量？

閃電是一種自然發生的靜電放電，當閃電發生時大氣或地面中的兩個帶電區域暫時自我均衡，同時瞬間釋放多達十億焦耳的能量。地球上大約每秒會發生44次左右閃電，每年總共會發生近14 億次，其中雲對地的閃電約3.5億次，平均每次閃電持續時間為0.2秒。如果能將這些電能全部收集起來並加以利用，自然是件極好的事情。

（想利用閃電很難）

問題是我們如何才能收集閃電？它在地球上隨機發生，並且閃電發生的地點也是隨機的。許多因素會影響世界特定地區典型閃電的頻率、分佈、強度和物理特性。這些因素包括地面高程、緯度、盛行風流、相對溼度、接近溫暖和冷水體等，你只有在滿足許多條件的情況下才能收集其中極小一部分電能。

我們需要在雷雨和閃電多發的地方建設數百米的高塔，並且需要一種可以在1~10微秒內達到充電峰值的超級電容，它們可以承受400kA的瞬態強大電流、儲存超過500庫倫的電荷。這都是極難實現的工程目標。即便我們在技術上能做到，以鉅額的建設和維護投資，每次收集幾千度電在商業上也是不划算的，商業發電要求的就是持續穩定地供電，收集閃電純粹就是“靠天吃飯”。

（儘管埃菲爾鐵塔很高，但閃電避開了它，只是因拍攝的角度的關係，看起來像是擊中了）

太空中有閃電嗎？

目前已知的閃電現象主要發生在地球以及幾個擁有稠密大氣的行星（比如木星與土星，金星上也被發現可能存在閃電），因為閃電發生的前提是空氣微粒的相互摩擦；稠密的大氣也使得建立放電通道成為可能。超新星產生的一些高能宇宙射線以及來自太陽風的太陽粒子進入大氣並使空氣通電，這也可能產生閃電通道。

（木星大氣層的一次閃電）

星際空間的氣體物質極其稀薄，原子之間相互孤立甚至老死不相往來，那裡基本不會發生閃電現象。

在太陽系形成的過程中，太陽系原始塵埃會在太陽吸積作用下聚集，大大小小的氣體分子和顆粒物相互擠撞摩擦，因此在太陽吸積盤中會頻繁地發生閃電現象，其它恆星在形成過程中也大致如此。只不過無論是恆星吸積過程中的閃電還是其它行星大氣裡的閃電，都是人類沒有辦法收集和利用的。

總結：

透過本文的介紹和整理，我們應該大致瞭解了閃電發生的條件、形成過程以及它產生能量的大小。儘管來勢洶洶，氣勢很大，實際上每一次閃電所釋放的能量是有限的，還不夠三口之家一個夏天的用電量。投入巨資建設“閃充電站”然後坐等閃電發生相當於搬石頭打天，在商業上不合算，還不如多建幾個太陽能電站來的現實。

至於說“去太空收集閃電”，更是天方夜譚，開啟腦洞想一想就好。

利用自然閃電

可以在建築避雷針腳跟處，分出一條卜字分路，連個限流電阻，給蓄電池充電，

投資不大，但比較懸乎。膽大的行家可以試試。

人們可以收集太空閃電儲存起來沒有實際意義。閃電只是瞬間電流大而己，1，人們可以收集儲存閃電，主要是看閃電電流，是否持續性強大電流。2，但是收集閃電儲存起來成本巨大，沒有實際意義。3，對科研而言，也沒有多大用處。

首先，閃電發生在地點和時間上都十分隨機，根本無法預測，更不要說追蹤了。如果你在城市的某幢高樓頂部安裝了一臺昂貴的閃電收集裝置，也許一年下來也收集不到多少電能，反而對閃電收集裝置的定期維護倒是一筆不小的開支，這樣做是入不敷出的。

其次，閃電的電壓和溫度都非常高（電壓高達上百萬至上億伏特，溫度高達上萬攝氏度），而且持續時間非常之短，在幾十毫秒的量級。如果將閃電能併入電網的話，閃電就像是一記超強的脈衝波，會對電網以及電網上所有的用電裝置造成衝擊甚至損壞。除非給每個閃電收集裝置安裝變壓器和換能器，但是這樣的話就又回到了第一點，收到利益回報是彌補不了昂貴的裝置投資。而且人類目前還沒能研發出能夠承受上億伏電壓的變電裝置。

第三點，收集閃電實際意義其實並不如很多人想象的那樣大。據統計，全球每年閃電釋放的能量大約相當於5000億度電。但是在所有的閃電現象中，有大約75%是雲間閃電，真正釋放到地面上的閃電只佔所有閃電的25%，也就是大約一千多億度電。要知道全球每年消耗電能30萬億度，即便把所有釋放到地面的閃電全部利用起來，也只不過提供了全球所需電量的0.3%。當然人類也不可能把所有到達地面的閃電都收集起來，因此透過閃電來發電的能源佔比還會更低。閃電雖然看上去威力猛，但其實它的能量是十分微不足道。

相比之下，太陽能雖然功率密度不如閃電，但卻能持續溫和地向地面釋放，也更容易收集起來，倒是一種非常不錯的清潔能源。