閃電的物理
閃電是香港常見的一種惡劣天氣，有機會對人畜或設施做成破壞。每當有閃電和伴隨的雷暴影響香港，天文台會發出雷暴警告，提醒市民和相關政府部門採取適當的防護措施。
當香港受不穩定的天氣系統影響時，例如氣流擾動、低壓槽或熱帶氣旋等，閃電都會有可能出現。閃電是一種大氣放電現象。因為有極大電流流經空氣，產生大量熱能，發出強光。熱能同時加熱空氣，令空氣急劇膨脹，做成巨大衝擊，產生巨響，就是常常伴隨閃電的雷聲。
產生閃電的放電過程源於雲與雲或雲與地之間的巨大電位差。閃電很多時與積雨雲有關。實地測量結果顯示，積雨雲中的電位差可達每米〔m〕十萬伏特〔V〕，即 105V/m。那麽為何雲與雲及雲與地之間會出現如此巨大的電位差呢？積雨雲中電荷分離的過程相當複雜，有多個機制在其中作用。其中一個被大多數科學家所接受的電荷分離機制是：由於積雨雲內的空氣處於不穩定狀態，存在劇烈上升和下降氣流，雲中的降水粒子，如水滴、冰晶和雹粒等受大氣固有電場作用而極化，正電荷移至粒子下部而負電荷移至粒子上部。上升氣流中的中性粒子會與它們碰撞，因為接觸點主要在降水粒子下部，所以上升粒子會帶走正電荷，並把它們輸送到雲的上部，形成積雨雲下部主要是負電荷。當負電荷累積到足夠的數量，便與地面的感應正電荷產生巨大電位差，到達臨界點時，會引發放電現象，導至閃電〔圖1〕。
天文台在2005年與廣東省氣象局及澳門地球物理暨氣象局合作建立了一個閃電定位網絡，監測珠江三角洲的閃電活動。閃電發生後，定位網絡錄得的閃電位置會以圖像形式在天文台的網頁上顯示，供市民參考。
如何探測閃電
閃電除了產生光和聲音外，也會產生強大的電磁場。可以想像閃電有如一根長電 綫，由雷雨雲一直伸延到地面，在很短時間讓一道很強的電流通過。基本電磁學 告訴我們，這樣會產生强大電磁塲，以光速向四方八面擴散。我們籍着探測這個 電磁場，便能知道閃電的存在，原理就如一部收音機接收廣播一樣。當我們把數 個電磁場探測器放在不同的地方，它們探測到同一個閃電的電磁波的方向及時間 都各有不同。當閃電探測器接收了電磁波，它會自行計算出電磁波來源的方向和 到達的時間。跟着閃電探測器便會把這些資料，訊號的幅度和極性，連同接收站 的號碼傳回中央電腦進行運算。而在中央電腦資料庫中，已存檔了不同接收站的 準確地理位置以進行分析。此外，數據分析的要求是同時要有最少兩個接收站於 數秒內傳回有效的數據，中央電腦才會啓動運算程序。因此，當中央電腦收集到 越多不同閃電探測站的數據，閃電的位置和發生時間的推算便會越準確。
距離閃電發生位置越近的探測站，會越早收到電磁波訊號。中央電腦便根據不同 接收站的訊號接收時間和方向，來估算閃電的發生時間和地點，並且會重覆推算 以得出準確的位置。運算的原理主要是根據三角學原理(圖2)。中央電腦會 根據閃電與探測站電磁波接收時間之差計算出不同探測站與閃電位置的距離。而 以該距離作為半徑畫一個圓形。當所有圓形能相交在同一點上，並且從這點到各 站的方向也符合電磁波接收的方向，這個運算便可得出閃電發生的位置了。
香港天文台閃電位置資訊服務
香港天文台在2005年與廣東省氣象局及澳門地球物理暨氣象局合作建立了一個閃電定位系統，二十四小時不停監測珠江三角洲的閃電活動，所得信息透過多個渠道發放，為公眾及各行各業提供不同類型的閃電位置資訊服務。
閃電定位系統的工作原理: 閃電的形成是由於積雨雲內有急劇的氣流擾動，當中的水珠和冰粒分裂而產生正負電荷。當電壓到達某程度時，雲與地面之間或雲與雲之間就會出現放電的現象。放電時的強大電流除了會令天空發出強烈閃光及巨大聲響外，亦會產生電磁波向四方八面擴散。
天文台的閃電定位系統是由七個閃電探測站組成，分別位於舂坎角、尖鼻咀、沙頭角、澳門的氹仔、廣東的三水、惠東及陽江(圖3)。每個探測站均備有特別的天線及儀器(圖4)，能接收閃電所產生的電磁波。由於探測站分佈在不同的地方，來自同一次閃電的電磁波到達每一個站的時間及方向都不同。閃電定位系統藉此推算出閃電原來發生的位置，並透過分析電磁波的波形特性，分辨出該次閃電是屬於雲對地或雲間的閃電類型。
閃電位置資訊服務: 天文台透過多個渠道向公眾提供閃電位置資訊服務。在天文台的互聯網站 http://www.weather.gov.hk/wxinfo/llis/alert_indexc.htm 以圖像形式展示閃電的位置(圖5)，資料每五分鐘更新一次。
由於雲對地閃電有機會影響戶外人士和設施，網頁備有一個專為雲對地閃電而設的戒備功能，使用者可以在閃電地圖上自選地點及多至三個戒備範圍，當指定範圍內錄得閃電，網頁便會自動發出戒備訊息(圖6)。市民也可以從四個預設的範圍，包括「新界西」、「新界東」、「大嶼山」及「港島及九龍」，選擇其中一個作為戒備區域。
網頁亦提供多項地理參考資訊，包括香港主要地標、泳池、山峰等的位置，方便市民清楚辨別閃電發生的位置對戶外活動可能造成的影響。市民並可以疊加雷達圖像在閃電位置圖上(圖6)，了解閃電在雨帶中的分佈及移動情況，進一步掌握惡劣天氣的演變。
除天文台網站外，市民亦可透過流動應用程式「我的天文台」，天文台流動網站 http://m.weather.gov.hk/wxradar/llis_uc.htm 和「打電話問天氣」服務(電話：1878200，然後按126)以獲得最新的閃電資訊。天文台也會透過電台和電視台發佈有關閃電的信息。
過去閃電資料： 天文台網站也提供即日及過去三天在香港境內錄得的每小時閃電次數資料，方便市民翻查，網址為 http://www.weather.gov.hk/wxinfo/llis/statc.htm (圖7)。
假如公眾想獲得更詳細的閃電資料記錄，可以聯絡天文台的氣候資訊服務組，有關服務會以收回成本方式提供。
其他有關資料： 雷暴警告的詳細情況，可以參考天文台印製的「雷暴警告」小冊子或瀏覽網頁 http://www.weather.gov.hk/wservice/warning/thunderc.htm。 有關雷暴的一些科學知識，可參考天文台的教育資源網頁，網址為 http://www.weather.gov.hk/education/educ.htm。