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飞行中的科学 静电荷
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闪电到底是如何产生的？到现在为止，人们还不能完全了解其中所有的细节，不过，能够确定的是，闪电的发生与静电荷有关。
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静电作用
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静电是一种暂时停留在某物上的电荷。静电产生的原因是物体上负电荷的聚集或是丢失，从而使物体带上正电荷。
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将你手边的塑料制品，如梳子或是笔，与你的头发摩擦后它们就带上了静电。将纸撕扯成小片（就像你的指甲盖的一半那么小），将它们洒在桌上或是你的膝盖上。拿一枚塑料做的东西在你头发里大力地摩擦10～20秒，然后，将塑料制品放在碎纸片上方，慢慢地靠近它们。在两者还未接触前，纸片就会弹起来，吸附在塑料制品上。这就是静电隐形的法力。
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当塑料制品与头发发生摩擦时，它就获得了负电荷，这是一些悬浮在原子之外的微小颗粒。你的头发则带上了正电荷。这是一种非常直接的物理反应。摩擦中，头发上的电子脱落，被吸引到塑料物体的表面。接下来，当你用这个塑料物体去接近碎纸片时，物体上的负电荷使电子从纸片的表面转移到物体的表面，于是，纸片就带正电了。现在，你就有一块带负电的塑料，和一些带正电的纸片。正负两种电荷相互吸引，于是纸片就蹦了起来。任何大小的纸片都能发生静电反应，不过静电产生的吸引力并不是很强，因此，你得把纸撕成一小片一小片才能得到最佳效果。
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通常两个物体发生摩擦时就能产生静电。这样产生的电被称为摩擦电（triboelectric），这是一个合成词，它是由希腊文中的摩擦（tribos）这个词和英语中的电（electricity）这个词组成的。世界上最著名的静电发电机——范德格拉夫起电机（Van der Graaf）——就是通过这个原理工作的。在这个装置中，一条橡胶带和驱动轮之间通过摩擦起电，产生的电荷被输送到顶部圆球的表面，不断堆积。这个装置能产生出数百万伏特的电，不过，人们更常用特斯拉线圈（Tesla coil）来获得高频电压，制造出炫目的“人工闪电”。这种线圈可以使普通电压上升，获得上百万伏的高频电压。
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飞行中的科学 制造闪电
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虽然人们还无法完全确定为什么会形成闪电，但我们大致上知道是空气中水滴和冰晶摩擦产生了电荷，这些静电荷十分微小，不过却充斥在无数的水滴周围，聚集起巨大的能量，这些摩擦生成的电荷也许就是促成闪电的原因吧。形成闪电的另一个原因也许是地球自身的电场与运动中的水滴相互作用。雷雨云堆积如山，其庞大的体积意味着其中蕴含着无数水滴和环绕其周围的电荷，它们聚集在一起会产生能量大得惊人的高压电。
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云层中这些威力十足的负电荷产生出的效果相当于带静电荷的塑料制品对碎纸片的作用。在这些满载负电荷云朵的作用下，周围的云朵和大地将带上正电荷。（闪电可以发生在云团与云团之间，也可以发生在云团与大地之间）。云朵中负电荷的斥力使地表或是周围云层中的电子转移，使它们带上正电。接下来，奇妙的闪电就产生了。
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在带负电荷的雷雨云团和由其产生的正电荷的相互作用下，例如，云团和地面之间，另一种能量相对较小的放电发生了。空气在这种放电作用下发生电离。电离过程中原子中的外层电子摆脱原子核的束缚而脱离，原子成为带正电荷传导性更强的离子。第一次击闪开辟出了闪电通道，因此被称为先导。接下来，云中出现一根闪亮无比、携带巨大电流的光柱，这被称为回击。回击与第一次击闪的方向相反——第一次击闪中闪电由云层击向地面，而在回击发生时，电流则从地面驰向云底，和人们预想的方向相反。
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飞行中的科学 移动中的电流
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电荷一旦运动起来，它就从静电变为了电流，电流就是运动中的电荷。也许，你曾经在学校学过这些有关电的基本术语（或许你已经把它们忘在脑后了）。伏特是电压的单位。你可以将它看成是作用于电子的一种“推力”。电子是一种带电微粒，它绕着原子核旋转。当这些电子开始运动时，电流就产生了，人们用安培（Amps）记做电流的单位。我们对“电流”这种称呼早已习以为常，导致人们往往容易忽视类似于“流”（current）和“流量”（flow）这类有关电的术语通常是用来描述水的。不过，电和水还是有些许不同之处的。（幸运的是，我们有电源插座可以防止漏电。）
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当一堆有关电的术语被放在一起时，你或许会疑惑它们到底想表达什么。法拉第（Michael Faraday）和那些与他同时期的科学家们甚至都不知道原子的存在，就更不用说电子了。他们只知道，某些东西（实际上就是电流）是可以像水一样流动的，他们把电从正电极端子输送到负电极端子，然后大致地判断出电流的去向。事实上，当电子被发现后，人们才意识到自由电子移动的方向与电流标注的方向相反，不过这个发现来得太晚，很多事情已经来不及改变了。
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有了电流也就有了功率。功率是描述做功快慢的物理量。它也指能量从一个地方被输送到另一个地方的速度。正如瓦特描述的是发动机的功率，电功率的单位也是瓦特，它等于电压（伏特）乘以电流（安培）——相当于作用于电子的“推力”乘以电流总量。我们短暂的电学术语介绍的最后一个名词就是焦耳（Joules）。上文中我们提到了许多关于能量的单位，它们有些是电能的单位，有些描述的是让汽车飞驰的能源，有些则与食物中蕴含的热量有关。我们往往用卡路里（Calories）来表达食品的热量，它是一个更早确立的热量单位（食品标注中，1大卡（kilocalorie）=1000小卡（calories），这样的转换总是会让消费者感到困惑），而焦耳则是一个标准热量单位。1焦耳相当于1瓦特功率1秒时间所做的功。因此，一只100瓦的灯泡每秒钟将消耗100焦耳的能量。
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闪电释能放出惊人的能量。1安培的电流通过范德格拉夫起电机后能产生100万伏特的电压，因此，它产生的电能很小（瓦特×安培）。闪电电击有着超高的电压，而它产生的电流能达到30000安培，释放出高达5亿焦耳的能量——这相当于一座大规模发电站1秒钟发电量的总和。
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当如此巨大的能量击穿空气时，空气分子就开始急速运动起来。空气中的温度将瞬间飙升至20000摄氏度，这甚至远远超过了太阳表面的温度。这种急剧的温度变化生成压力波，现实中，这种冲击波强大的威力与爆炸无异，在这种冲击波将空气撕裂的瞬间，我们耳边就传来了雷声。
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