為什麼閃電一般都是鋸齒形的?
為什麼閃電通常都是鋸齒形的?
雖然也有球形閃電什麼的。。。為什麼不是直線或者波狀的呢?
直線或者單一波形出現的幾率小。簡單說,把一條軌跡作傅里葉分解,每個波長的分量出現的幾率都差不多(當然有一定的分布),疊加起來就是這樣無規則的形狀了。單一波形就要求只有一個分量,其他分量都不出現,幾率可以忽略不計
我感覺閃電的路徑有分形特性,可以用逾滲理論(percolation theory)來理解其路徑。
(貌似gif播放不了啊,想看的點鏈接吧: http://ww1.sinaimg.cn/bmiddle/a512954fjw1eeqllu72rhg205a0441kx.gif)
說逾滲理論中site percolation的一個簡單情況:
把介質劃分為很多很多個小格子,假設這個介質是不均勻的,一部分小格子可以導電,一部分不能導電(這樣說很絕對)。閃電的電荷從左上角出發,通過導電介質走到地面。
肉眼看,能通到地面的那個路徑是最粗最亮的,其他不能通到地面的分叉則比較暗淡。
自己寫幾行代碼,很容易可以生成這樣的網格。找一個特定點,按照一定規則,找出某一範圍內(如某一「半徑」內)與之想通的點並描黑,就可以看到非常奇特的圖形,路徑是分形曲線,分維度與導電格子的比例有關:
這樣的圖形和相機記錄到的閃電慢鏡頭非常相似,可以看出,在某條路徑到達地面之前,各個分支的亮度都是差不多的。
逾滲理論在多孔介質滲流中應用非常廣,岩石的裂隙也是分形曲線哦~參考資料:
Stauffer D, Aharony A. Introduction to percolation theory[M]. Taylor and Francis, 1994.
Aharony A, Stauffer D. Introduction to percolation theory[M]. Taylor and Francis, 2003.
Hunt A, Ewing R. Percolation theory for flow in porous media[M]. Springer, 2009.
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