雷电距离怎么算|闪电后几秒是几公里?如何判断雷电在靠近
闪电一亮,过了10秒才传来轰隆隆的雷声。这个雷在几公里外?会不会过来?答案是“秒数 ÷ 3”就是大致的公里数,10秒约3.5公里。本文用实际算出的数字,讲解为什么光和声音的时间差能算出距离、随气温变化的声速、秒数与距离速查表、多测几次判断雷电是在靠近还是远离的方法、作为避难参考的“30秒法则”和“最后一声雷后30分钟”、安全和危险的地方,以及用同样方法算烟花和回声的距离。
结论:秒数除以3,就是到雷电的大致公里数
到雷电的距离,等于闪电亮起到听见雷声之间的秒数乘以声速。声音每秒约传播340米,所以“秒数 × 0.34”就是公里数,粗略地说“秒数 ÷ 3”就是公里数。闪电后3秒响雷,说明雷电在约1公里外;10秒约3.5公里,30秒约10公里。
| 常见问题 | 答案(按气温25℃计算) |
|---|---|
| 闪电后3秒响雷,有多远? | 约1.04公里。非常近,随时可能落在身边 |
| 10秒呢? | 约3.47公里。不到5公里,请立刻进入建筑物或车内 |
| 30秒呢? | 约10.4公里。正是“30秒法则”的分界线,以内属于落雷可能波及的距离 |
| 雷声最远能在几公里外听到? | 大约15公里,换算成秒数约43秒 |
| 怎么知道雷电在靠近? | 在2分钟以上测3次以上,秒数越来越短就是在靠近 |
| 雷停了以后,什么时候能出门? | 最后一声雷后20〜30分钟。日本的参考是20分钟,美国国家气象局是30分钟 |
不过,知道距离并不等于安全。雷电不只落在雷云正下方,也可能落在10公里以外的地方。请把距离计算当作尽早判断“是否该开始避难”“是否正在靠近”的工具,而不是用来证明“现在还没事”。下面依次说明计算原理,以及测出的数字该怎么用。
为什么光和声音的“时间差”能算出距离
雷电是雷云中积累的电荷一下子释放的放电现象。此时闪电(光)和雷声(声音)是同时产生的。雷声的本质是冲击波:放电通道上的空气在一瞬间被加热到数万摄氏度,急剧膨胀。光和声音在同一地点、同一时刻发出,到达我们所需的时间却截然不同,于是就有了时间差。
| 速度 | 传播10公里所需时间 | |
|---|---|---|
| 光(闪电) | 每秒约30万公里 | 约0.00003秒 |
| 声音(雷声·气温25℃) | 每秒约346.5米 | 约28.9秒 |
光从10公里外传来只需0.00003秒,可以认为“看到闪电的瞬间 = 打雷的瞬间”。这样一来,闪电到听见声音的秒数,就是声音从雷电处传到自己这里所用的时间。剩下的就是小学学过的“距离 = 速度 × 时间”。
这样算出的是到闪电通道中“离自己最近的部分”的距离。闪电长达数公里,通道各部分发出的声音陆续到达,所以雷声不是“砰”的一声,而是“轰隆隆”地持续一阵。测量时,请用最先听到声音的那一刻,而不是雷声结束的时刻。
声速随气温变化(331.5 + 0.6 × 气温)
人们常说“声速是每秒340米”,严格来说它会随空气温度变化。理科中使用的近似公式是“声速(m/s)= 331.5 + 0.6 × 气温(℃)”,0℃时为331.5m/s,气温每升高1℃约快0.6m/s。340m/s是气温15℃左右时的值。
| 气温 | 声速 | 传到1公里所需时间 | 10秒传播的距离 |
|---|---|---|---|
| 0℃ | 331.5m/s | 约3.0秒 | 约3.31公里 |
| 10℃ | 337.5m/s | 约3.0秒 | 约3.38公里 |
| 15℃ | 340.5m/s | 约2.9秒 | 约3.41公里 |
| 20℃ | 343.5m/s | 约2.9秒 | 约3.44公里 |
| 25℃ | 346.5m/s | 约2.9秒 | 约3.47公里 |
| 30℃ | 349.5m/s | 约2.9秒 | 约3.50公里 |
| 35℃ | 352.5m/s | 约2.8秒 | 约3.53公里 |
0℃和35℃的声速相差约6%。以30秒为例,0℃约9.95公里,35℃约10.6公里,相差600米左右。雷电多发的夏季傍晚气温多在25〜30℃,拿不准时按25〜30℃计算就足够了。山上比平地冷,登山时把气温设得低一些会更接近实际(山顶气温的估算方法见山顶气温的计算)。
秒数与距离速查表
下表是闪电到雷声的秒数与各气温下到雷电的距离(公里)。10公里以内是30秒法则要求避难的范围,表中30秒这一行大致就是分界线。
| 秒数 | 0℃ | 10℃ | 20℃ | 25℃ | 30℃ | 35℃ |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1秒 | 0.33公里 | 0.34公里 | 0.34公里 | 0.35公里 | 0.35公里 | 0.35公里 |
| 2秒 | 0.66公里 | 0.68公里 | 0.69公里 | 0.69公里 | 0.70公里 | 0.70公里 |
| 3秒 | 0.99公里 | 1.01公里 | 1.03公里 | 1.04公里 | 1.05公里 | 1.06公里 |
| 5秒 | 1.66公里 | 1.69公里 | 1.72公里 | 1.73公里 | 1.75公里 | 1.76公里 |
| 10秒 | 3.31公里 | 3.38公里 | 3.44公里 | 3.47公里 | 3.50公里 | 3.53公里 |
| 15秒 | 4.97公里 | 5.06公里 | 5.15公里 | 5.20公里 | 5.24公里 | 5.29公里 |
| 20秒 | 6.63公里 | 6.75公里 | 6.87公里 | 6.93公里 | 6.99公里 | 7.05公里 |
| 30秒 | 9.95公里 | 10.1公里 | 10.3公里 | 10.4公里 | 10.5公里 | 10.6公里 |
| 45秒 | 14.9公里 | 15.2公里 | 15.5公里 | 15.6公里 | 15.7公里 | 15.9公里 |
| 60秒 | 19.9公里 | 20.3公里 | 20.6公里 | 20.8公里 | 21.0公里 | 21.2公里 |
反过来算“几公里外的雷,几秒后能听到”:气温25℃时,1公里约2.9秒,3公里约8.7秒,5公里约14.4秒,10公里约28.9秒,15公里约43.3秒。记住“不到15秒就是5公里以内,不到30秒就是10公里以内”,边数边就能做出判断。
| 秒数(参考) | 到雷电的距离 | 情况与行动 |
|---|---|---|
| 不到15秒 | 5公里以内 | 非常近,下一次落雷落在哪里都不奇怪。立刻进入建筑物或车内 |
| 15〜30秒 | 5〜10公里 | 落雷可能波及的距离(30秒法则的范围)。趁现在完成避难 |
| 30〜45秒 | 10〜15公里 | 能听到雷声的距离。正在进入雷云下方,开始避难 |
| 听不到声音 | 15公里以上 | 只见闪光的远雷。雷云每小时移动10〜40公里左右,请留意天空 |
秒数的测法,以及减小误差的诀窍
测法很简单:闪电亮起时开始计时,听到声音时停止。用手机秒表也行,出声数“一、二、三…”也可以。如果要测好几次,把每次的时间和秒数一起记下来,之后就能判断雷电是否在靠近。
- 1
闪电亮起时开始数
即使看不到闪电本身,云层突然变亮的那一刻也可以。云中放电同样会产生雷声,可以用同样的方法算距离。
- 2
听到第一声就停
即使轰隆声还在持续,也在声音开始的瞬间停止。雷声持续多久取决于闪电的长度和反射,不用于计算距离。
- 3
不要把闪电和雷声配错
雷电频繁时,前一次的雷声还没传到,下一次闪电就亮了。如果秒数突然变短,要怀疑是不是听到了前一次的雷声,只记录明确对应的组合。
- 4
连同时间记录多次
只测一次看不出雷电是否在靠近。每隔几分钟测一次,把时间和秒数排在一起,变化就会显现出来。
人对光或声音做出反应并按下按钮,大约有0.2秒的延迟。按声速换算约70米的误差,而雷电距离以公里计,几乎没有影响。更大的误差来自闪电和雷声配错,以及没听到声音。风大、雨声大的时候,或者在车内、建筑物内,远处的雷声不容易听到,容易误以为雷电比实际更远,请注意。
雷声能在几公里外听到?
雷声能传多远,取决于地形、风和周围的噪音,一般认为大约15公里。换算成秒数是40〜45秒左右。更远的雷,声音会向高空弯折或衰减,到不了地面,只能看到闪光。夏夜远方天空无声闪烁的“闪电”,多半就是雷声传不过来的远雷。
另一方面,落雷并不只发生在雷云正下方。从雷云斜伸出来的放电,可能落在离云10公里以外的晴空下,英语称之为“晴天霹雳(Bolt from the blue)”。能听到雷声的范围与落雷可能波及的范围大致重合。也就是说,只要能听到一点雷声,就应当认为自己已经处在落雷可能波及的范围内。
- 只见闪光、听不到声音:大概在15公里以外,但雷云仍可能靠近
- 隐约听到轰隆声:大约10〜15公里,开始避难
- 听得清楚、不到30秒:10公里以内,属于落雷可能波及的距离,立刻完成避难
- 几乎与闪电同时响:约1公里或更近。如果不在建筑物或车内,马上移动
如何判断雷电是在靠近还是远离
雷云随风移动,速度一般为每小时10〜40公里。只测一次,无法知道那个雷是正朝这边来,还是正在经过。每隔几分钟测一次秒数,和时间对照看变化:秒数越来越短就是在靠近,越来越长就是在远离。
需要注意的是,落雷位置在雷云中是分散的。同一片雷云,这次的闪电落在云的近侧,下次可能落在远侧,每次的距离会前后跳动好几公里。所以不要只比较两次,而是对3次以上的记录拟合一条直线,看“平均往哪个方向移动”,这样就不容易被分散的数据迷惑。
| 时间 | 秒数 | 距离(25℃) |
|---|---|---|
| 0分 | 55秒 | 约19.1公里 |
| 3分 | 51秒 | 约17.7公里 |
| 6分 | 46秒 | 约15.9公里 |
| 9分 | 42秒 | 约14.6公里 |
这个例子中,9分钟内秒数从55秒缩短到42秒,拟合直线后得出每分钟约靠近0.51公里(时速约30公里)。最后时刻的距离约14.5公里,照这个速度约9分钟后进入10公里以内。如果一听到雷声就开始避难,就能在它进入10公里以内之前从容转移。
| 时间 | 秒数 | 距离(25℃) |
|---|---|---|
| 0分 | 55秒 | 约19.1公里 |
| 2分 | 44秒 | 约15.2公里 |
| 4分 | 52秒 | 约18.0公里 |
| 6分 | 47秒 | 约16.3公里 |
| 8分 | 43秒 | 约14.9公里 |
第二个例子里,第2分钟那次偏近(44秒),第4分钟那次偏远(52秒),两两比较会觉得“靠近了 → 远离了 → 又靠近了”,来回摇摆。但对5次记录拟合直线,仍然是每分钟约靠近0.36公里(时速约22公里),预计约14分钟后进入10公里以内。不要为每一次的增减而忽喜忽忧,要看整体的趋势。
30秒法则与“最后一声雷后30分钟”
常用的避难参考是“30秒法则”:闪电到雷声不足30秒就要避难。30秒在气温25℃时约10.4公里。多数落雷发生在距雷云10公里以内,所以30秒内听到雷声,就说明你已进入下一次落雷可能落到身边的距离。在美国,这条法则与“最后一声雷后30分钟内待在室内”合起来,被称为“30-30法则”。
| 参考标准 | 内容 | 思路 |
|---|---|---|
| 30秒法则 | 闪电到雷声不足30秒就避难 | 约10公里以内是落雷可能波及的距离 |
| 听到雷声就避难 | 不论秒数,一听到就进入建筑物或车内 | 能听到雷声的范围与落雷范围大致相同。现在以此为基本原则 |
| 最后一声雷后20分钟 | 日本大气电学会等给出的可以外出的参考 | 防备来自雷云后侧的落雷 |
| 最后一声雷后30分钟 | 美国国家气象局(NWS)等给出的参考 | 更偏安全。户外比赛和活动多采用这一标准 |
现在的安全指南中,比起“数到30秒再判断”,“一听到雷声,不论秒数立即避难”才是基本原则。请把30秒法则看作还没避难的人确认“是否已经到了不能再等的阶段”的最后检查。户外运动、社团训练、露营、钓鱼、高尔夫和各类活动,最好事先定好“一听到雷声就中断、开始避难”的流程,这样就不会犹豫。
回到室外时,不要看雨停没停、天亮没亮,而要看距离最后一声雷过了多久。雷云刚过去时,仍可能从云的后侧落雷。记下最后一声雷的时间,过了20分钟(最好30分钟)仍没有新的雷声再出门。这期间只要再听到一次雷声,就从那时起重新计时。
安全的地方、危险的地方,以及无处可躲时的姿势
知道了距离,接下来是“往哪里躲”。能防雷的,是雷电电流不经过身体就流入大地的地方。即使有屋顶和墙壁,小棚子或帐篷也不够安全。
| 地点 | 安全性 | 理由·注意事项 |
|---|---|---|
| 钢筋混凝土建筑·一般住宅 | 安全 | 电流沿建筑结构流入大地。离窗户、电器和用水设施稍远一些更安全 |
| 汽车·公交车·电车内 | 比较安全 | 电流沿金属车身流入大地。关好车窗,不要触碰车身的金属部分。敞篷车和摩托车不行 |
| 树下 | 危险 | 落在树上的雷会跳到附近的人身上(侧击)。离树干·树枝·树叶2米以上 |
| 帐篷·凉亭·公交站的顶棚 | 危险 | 能挡雨,但不是能保护人免受雷电电流伤害的结构 |
| 操场·沙滩·山顶·山脊 | 非常危险 | 周围没有更高的东西,人容易成为落雷目标 |
| 水边·水上 | 非常危险 | 周围没有高的东西,而且常常手持钓竿等长物 |
附近既没有建筑物也没有车时,可以利用电线杆、铁塔、高楼等“高的物体”。根据日本气象厅等的指南,在高约5〜30米的物体附近,以45度以上的角度仰望其顶端的范围内、且距该物体4米以上的地方,是相对不易遭受雷击的“保护范围”。离高物太近会遭受侧击,所以必须保持4米以上的距离。
- 首先,优先进入建筑物或车内。即使稍远,一听到雷声就马上出发
- 无法移动时,进入高物的保护范围。如果是树,离树干·树枝·树叶2米以上
- 这也做不到时,双脚并拢蹲下,低头捂住耳朵。趴着或躺着更容易受到沿地面流动的电流影响
- 伞·钓竿·高尔夫球杆·登山杖等长物不要举得比身体高
- 结伴时,彼此相隔几米以上分散蹲下。聚在一起的话,一次落雷可能让所有人受伤
应用1:到烟花发射点的距离
同样的计算也适用于烟花。烟花在夜空中绽放到听见“砰”的秒数乘以声速,就是到烟花绽放位置的直线距离。烟花是在高空绽放的,所以到发射点的地面距离,要用勾股定理减去高度的部分来求。
| 号数 | 高度参考 | 绽放直径 | 3秒(25℃)时的地面距离 | 仰望角度 |
|---|---|---|---|---|
| 3号 | 约120米 | 约60米 | 约1,033米 | 约6.6° |
| 5号 | 约190米 | 约170米 | 约1,022米 | 约10.5° |
| 10号(尺玉) | 约330米 | 约320米 | 约986米 | 约18.5° |
| 20号(二尺玉) | 约500米 | 约480米 | 约911米 | 约28.8° |
| 30号(三尺玉) | 约600米 | 约550米 | 约849米 | 约35.3° |
例如气温25℃时,尺玉绽放后3秒听到声音,那么到绽放位置约1,040米,地面上约986米外就是发射点。尺玉的高度约330米,仰望角度约18.5°。在2秒(约693米)的位置看三尺玉,仰望角度会达到约60°,脖子相当累。坐着看的话,仰望角度在30〜45°以下的距离比较舒服。
各号数的高度和直径是一般参考值(号数为日本烟花的规格),会因烟花的制作方式和厂家而不同。同一场烟花大会也可能有多个发射点,秒数波动较大时,用最大的烟花多测几次取平均值会更稳定。
应用2:用回声测到山的距离
回声是自己的声音在对面的山或悬崖上反射回来的现象。声音是一去一回,所以“秒数 × 声速 ÷ 2”就是到反射处的单程距离。和雷电、烟花的计算相比,区别只是最后要除以2。
| 返回所需时间 | 到反射处(20℃) | 到反射处(25℃) |
|---|---|---|
| 1秒 | 约172米 | 约173米 |
| 2秒 | 约344米 | 约347米 |
| 3秒 | 约515米 | 约520米 |
| 4秒 | 约687米 | 约693米 |
| 5秒 | 约859米 | 约866米 |
人耳能把回声和原来的声音区分开,需要往返延迟0.1秒以上,也就是距离反射物约17米以上。更近的墙壁只会让声音听起来有回响,形成不了回声。登山时用回声测距离,再结合步行时间的估算(登山路线时间的计算),更容易体会到对面山脊有多远。
关于雷电距离和安全的常见误解
- “只是远处在闪,没关系”:雷云以每小时10〜40公里移动,20公里外的雷云也可能在30分钟到1小时后来到头顶。一听到雷声就避难
- “超过30秒所以安全”:30秒法则只是避难的最后检查。能听到雷声时,就已经处在落雷可能波及的范围内
- “雨停了可以出门”:判断依据是雷声而不是雨。最后一声雷后要等20〜30分钟
- “雷不会两次落在同一个地方”:高楼和铁塔几乎每年都会被雷击好几次
- “摘下金属就没事”:决定危险的是高度,小金属物品几乎没有关系
- “在树下既能避雨又能避雷”:树下是最容易遭受侧击的危险地点之一
- “穿雨靴或雨衣可以绝缘”:雷电电压可达数亿伏,几毫米厚的橡胶挡不住
计算出的距离,只是到“那一声雷发出的地方”的参考。无法保证下一次落雷也在同样的距离,也可能落得更近。请同时查看当地气象部门发布的雷电预警、实时雷电分布图等官方信息,拿不准时,尽早避难。
雷电距离计算工具的用法
使用雷电距离计算工具,只要在闪电亮起和雷声响起时各点一下,就能测出秒数、换算成距离,并连同时间记录下来。记录多了以后,会自动判断雷电是在靠近还是远离,并显示进入10公里以内所需的时间。
- 1
输入气温
在“测量雷电”标签页输入当前气温。不清楚的话,夏天保持25〜30℃即可。页面会显示声速和每秒传播的距离。
- 2
闪电时点一下 → 雷响时再点一下
看到闪电的瞬间点“亮了!”,听到雷声的瞬间点“响了!”。也可以按空格键。没听到雷声时点“取消”。也可以直接输入自己数出的秒数来记录。
- 3
查看距离变化和判断结果
在2分钟以上记录3次以上,就会显示距离变化图表、“正在靠近/正在远离”的判断、每分钟靠近的距离,以及照这样下去几分钟后进入10公里以内。
- 4
确认距最后一声雷过了多久
避难后,查看“距最后一声雷”的经过时间,以及距20分钟、30分钟还剩多久。记录新的雷声后,计时会从那时重新开始。
- 5
也可以用速查表、烟花和回声
在“秒数⇄距离计算”标签页可以由秒数算距离、由距离算秒数,还能看不同气温下的速查表。在“烟花·回声”标签页选择烟花号数,可以算出到发射点的距离和仰望角度;输入回声的秒数,可以算出到山的距离。
常见问题
- 闪电后10秒响雷,雷电在几公里外?
- 气温25℃时约3.5公里。声音每秒约传播346.5米,10秒约3,465米。5公里以内非常近,下一次落雷落在哪里都不奇怪,请立刻进入建筑物或车内。
- 雷电的距离怎么计算?
- 用闪电到听见雷声的秒数乘以声速(约每秒0.34公里)。心算的话,“秒数 ÷ 3”就是大致的公里数。准确地说,声速是“331.5 + 0.6 × 气温”m/s,气温越高稍快一些。
- “3秒1公里”准确吗?
- 是相当准确的参考。0℃时3秒约0.99公里,25℃时约1.04公里,气温带来的差别只有几个百分点。现场判断用“约3秒1公里”就足够了。
- 怎么判断雷电是不是在靠近?
- 每隔几分钟测一次闪电到雷声的秒数,并和时间对照。秒数越来越短就是在靠近。落雷位置在雷云中是分散的,不要只凭两次判断,要在2分钟以上测3次以上,看整体趋势。
- 什么是30秒法则?
- 闪电到雷声不足30秒(约10公里以内)时,说明已进入落雷可能波及的距离,应当避难。不过现在的指南认为,不论秒数,一听到雷声就避难才是基本原则。
- 雷停了以后,过多久可以出门?
- 参考是最后一声雷后20〜30分钟。日本大气电学会等给出20分钟,美国国家气象局给出30分钟。这期间只要再听到一次雷声,就从那时起重新计时。雨停没停不能作为依据。
- 雷声能在几公里外听到?
- 取决于地形、风和周围噪音,一般约15公里,换算成秒数约40〜45秒。更远的雷只能看到闪光,听不到声音。能听到雷声的范围与落雷范围大致重合,所以一听到就开始避难。
- 待在车里能防雷吗?
- 有金属车顶的汽车内比较安全,雷电电流会沿车身流入大地。请关好车窗,不要触碰车身或方向盘的金属部分。敞篷车、摩托车和自行车无法保护你。
- 到烟花的距离也能用同样的方法算吗?
- 可以。烟花绽放到听见“砰”的秒数乘以声速,就是到绽放位置的直线距离。到发射点的地面距离,要用勾股定理减去烟花的高度(尺玉约330米)来求。
本文介绍的工具
相关文章
呼吸法怎么做|4-7-8呼吸法、箱式呼吸、共振呼吸的区别与选择
睡不着的夜晚、考试或面试之前、怎么也压不下去的烦躁。别人总说“深呼吸一下”,可到底该吸几秒、呼几秒,又该选哪种呼吸法,其实很少有人说得清。本文以每分钟呼吸次数和“呼气÷吸气”的比例为标准,比较并讲解5种常见呼吸法(4-7-8呼吸法、箱式呼吸、共振呼吸、生理性叹息、腹式呼吸)的秒数与做法。同时整理了呼吸为什么能让人平静下来的原理、睡前、紧张、烦躁等不同场景该怎么选、感到难受时如何调整、安静时呼吸频率的测量方法,以及不适合做呼吸练习的场合。
阅读文章 →全银格式是什么?日本综合转账·工资转账数据的制作方法与 120 字节布局
在日本,公司通过网上银行一次性发起几十笔转账时,银行常会要求“请导入全银格式的文件”。全银格式是日本全国银行协会(全银协)规定的转账数据写法:每行固定 120 字节的定长文本,由表头·数据·尾部·结束四种记录组成。本文按实际工作中容易卡住的顺序,介绍综合转账·工资转账·奖金转账的区别,各记录的项目和位数(第几字节写什么),把收款人名改成半角片假名的规则和「カ)」「(カ」法人略称,邮储银行记号番号的换算,用 Excel·CSV 制作的步骤,以及导入出错的原因和修改方法。
阅读文章 →抽卡概率的计算方法|多少抽能出?保底·歪卡·满命的期望值
以为“出货率 1%,100 抽总该出了”,结果就是没出。这并不是特别倒霉:1% 抽 100 次至少出 1 个的概率本来就只有约 63%。本文用实际算出的数字,整理了“抽 n 次能出的概率”的公式、出货率×抽数速查表、一半的人和 10 人中 9 人出货所需的抽数、有保底和歪卡(大保底)时的平均与最坏抽数、保底计数的继承、满命(7 个)所需的抽数,以及随机吧唧·卡牌集齐全套要买几个。
阅读文章 →