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天上的一道閃電,是多少度電?人工引的雷電與自然閃電有何不同

2024-07-04科學

2018年,巴西南部探測到了迄今為止被記錄到的 最長閃電 ,它的橫向跨度達到了 709公裏 相當於從廣州直接劈到了長沙。 2019年,在阿根廷北部還探測到了 在冊的最久閃電 ,整整持續了驚人的 16.37秒

那麽天上一道閃電,到底有多少度電?很多人都聽過這樣一個說法, 一次閃電的電量夠中國人照明用一年。 事實真的如此嗎?

巴西南部的709公裏長的閃電衛星監測資料

一道閃電可以發多少電?

正常情況下,一道閃電的長度約2-3千米,長一點的閃電可以達到 20千米 ,直徑可達 幾十厘米粗 。而一次閃電的電壓在100萬伏特到1億伏特之間, 放電時間在0.001-0.01秒

我們做一個假設,假如現在有一條閃電電壓是1000萬伏特,瞬間電流是10萬安培,放電的時間是0.005秒,那麽此次閃電釋放的能量 E=IVt=5*10^9焦耳≈1389度

1389度電相比於 2023年全球30萬億的用電需求 ,實在太渺小了,結果是不是感到很意外。其實放眼全球, 每年發生閃電的次數可達14億次,其中只有1/4能直接接觸地面。 而人類目前如果想要捕獲閃電的話,只能聚焦這類閃電。

順利的話,全球每年靠閃電能發出的電約 1000億度左右 ,這與用電需求來比,還是相差甚遠。既然 雷電的電量並不能帶來巨大的電力資源 ,那為什麽近年來我們國家還一直熱衷於人工引雷呢?

為何要人工引雷?

據了解從2006年開始,中國氣象部門就已經 連續18年 開展野外雷電的試驗。透過不懈的努力,近五年來引雷的成功率已經穩定在了 50%以上 。在2023年6月的時候,中國氣象局雷電野外科學試驗基地更是在 15分鐘內成功的觸發了5次閃電

其實人工引雷的原理,也很好理解。當雲層中的電荷積攢 過多 時,地面區域的場強也會增加,這時氣象人員會加以判斷,預測此區域內雷電發生的機率和規模,條件合適就會向起電的雷暴雲 發射小型火箭

這種專用火箭會拖著一根細長的 金屬導線 導線向上的過程中會釋放雲層中的電荷 ,從而使隨機的雷電變得有跡可。這樣看來,某種意義上說人工引雷其實也是 避雷 的一種手段,透過引雷可以更好的了解雷電產生機制和致災原理。

人工引雷與自然雷電不同

當然,透過上面的資訊大家不難發現,人工觸發的雷電與自然產生的雷電,還是有很大區別的, 前者電力儲存的價值更低

所以我們國家目前研究的重點還不在雷電利用上,未來或授權以早點實作的是降低雷電導致的電子通訊和電力系統的中斷。 這對避免高層建築雷擊和森林火災也有一定的幫助 ,總結來說就是防雷減災。