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世界引雷成功率60%,中国破纪录引雷成功率超70%,可开发雷能量

2024-08-26科学

导读:

2023年六月十八号,中国气象局在广东从化,进行雷电野外科学实验。

当年上午,气象局就检测到一股雷暴形成,从西南方向往东北方向移动。

十二点四十分的时候,雷暴进入试验场,首先出现降水,很快地面电场的强度就开始不断的攀升。

在十二点五十七分的时候,科研团队抓住机会, 在十五分钟内,成功触发雷电五次 。

从这个时间开始,科研团队一直到六月二十五号的时候, 一共触发雷电二百一十四次 ,得到了很多关键性的数据。

这个实验基地从2006年就开始对野外雷电进行了研究, 十九年过去了,引雷的经验是极其丰富,

其实中国很早就开始进行引雷实验, 首次成功引雷是在1977年 ,到现在已经发展了半个多世纪了。

放眼全球, 中国的引雷技术的成功率已经超过了70% ,远远超过世界其他国家的水平,处于领先水平。

今天就来说说雷和引雷的相关事情。

对雷的认识

说到雷,很多人首先想到的是美国的物理学家 本杰明.富兰克林

因为在语文课本上对他和他的事迹就有介绍,1752年的那场风筝实验,让很多人记忆犹新。

但实际上,最早开始对雷的研究是从中国人开始的。

中国人一说到雷电,从古至今对其就充满了敬畏,连【论语】中都有说明, 一旦遇到雷电,就要正襟危坐 ……

那么到了东汉时期,出了一位厉害人物,叫 王充

王充对于雷电是这么解释的,他认为 雷电是一声一气,当天地阴阳相互争斗的时候,就会发生剧烈的摩擦,对抗,最终就会以闪电的形式出现在世人的面前。

再来看看如今以科学研究的结论,人们对雷电的解释。

所谓雷电,首先是因为 冷暖气流相遇 ,这个时候暖空气就会上升,冷空气就会下降。

于是冷空气中的 冰晶 和暖空气中的 水滴 ,在相遇之后会发生摩擦碰撞,然后 分开

这个时候,就会让云层带上了净电荷。而暖空气会携带重量较轻的 冰晶上升 同质量的水变成冰,体积变大,密度会变小 ), 冰晶带有正电荷 。

较重的冰水混合物携带负电荷下沉,到达云层的中部和底部

所以一朵云会呈现出上层正电,中下层负电的现象,当电荷不断累积, 电位差就会逐渐的加大,最终就产生了雷电

而初中老师为了让学生更好的理解雷电形成的本质,会这么说, 两朵云携带不同的电荷,在移动的过程中发生摩擦,就像摩擦生电一样,产生了电火花,雷电就产生了。

三种解释,有着异曲同工之妙,很难理解王充居然在没有任何科学手段的前提下,就已经摸到了 雷电的本质 ,更加难能可贵的是,他还是东汉时期的人物。

后世对于王充的评价是 ,具有近代实验科学精神的超前思想家

在那个年代,他就解释了雷电杀人现象—— 人在木下屋间,偶中者死矣。

还得出结论—— 雷则,火也

他所著的【论衡】是一部唯物主义著作,被梁启超称之为汉代奇书。

接着说雷电的事情。

雷电其实就是一种放电现象,它可以分为两种, 一种叫云闪 ,雷电发生在云内、云间或者空气中; 另一种叫地闪 ,雷电打带了地面上。

目前研究云闪和地闪的比例是3:1。

从这里就可以知道,雷电对人类的伤害主要是因为地闪。

每年中国遇到雷电袭击, 造成的人员伤亡就高达三千到四千人,财产的损失更是达到了五十亿到一百亿元之间。

所以有时候,听到雷声,不要以为没事。没有遇到地闪还好,一旦遇到了麻烦可就大了。

虽然云闪和地闪的比例是3:1,看似地闪的比例少点,但架不住雷电的次数很多。

根据科学推断, 全球每年发生的雷电次数超过了十四亿次,三比一的比例,所以地闪发生的次数都有三亿多次。

根据不完全统计,全球每分钟会遭遇 两千次雷击 ,每年造成的直接经济损失就有 十亿美元

而且雷电的长度也是相当惊人的, 最短的有一百米,最长的可以达到几公里。

有记录,在2018年的十月三十一号的时候,位于巴西南部出现了一道超级长的闪电,长度横向延伸出了 七百零九公里

这个数字是什么概念?从武汉到上海的路程。

遇到这样的雷电,如果还向地面延伸形成地闪,想想看他的破坏力?

来看看雷电是如何破坏的?

雷电中的电,很多人都知道,认为是电产生了破坏力。

其实电有高有低,真正让雷电具有破坏力的是温度,就像王充说的雷者,火也。

雷电的温度最低都有一万七千度,最高可以超过两万八千度,这个温度可是太阳表面温度的三到五倍。

这也是为什么,雷电击中金属之后,会出现融化现象的原因。

那么雷电的强度是有多大呢?

速度高达一秒五万公里,电流超过一万安。

而且每次雷电发生的时候,第一次打下,当云层的电量足够的情况下,还会进行两到三次的电击。

如何规避雷电的伤害?

说道规避雷电伤害,就会想到避雷针。

而现代避雷针是美国科学家富兰克林发明的,他的灵感就来源于风筝实验。

原理也简单, 将一根几米长的细铁棒立在建筑物顶部,然后用绝缘物将铁棒和建筑物隔离开

接着用导线将细铁棒和大地进行连接,一根避雷针就做好了

其实避雷针要说到中国,很早之前就有了。

比如在唐代的【炙毂子】中就有这么一段记载,说当时汉朝时期的一座建筑遭遇到了雷火,这就面临如何避免以后再遇到此类事件的问题。

于是一位巫师站出来提了一个建议,将一块鱼尾形状的铜瓦放置在屋顶上,这样就可以避免雷火。

这也算是避雷针的一个雏形。

在更早之前,装饰的龙头中的嘴里也有避雷针,这件事法国旅行家在1688年所著的【中国新事】中就有记载。

龙头一般是仰起的,龙口是蜿蜒的金属舌头,伸向天空,在舌根下是一根细铁丝,通入地下。

还说明了功能, 就是为了引雷电入地,避免房屋被雷电击中。

所以不说【炙毂子】中提到的事,在中国古代其实就已经有了避雷针,原理和现代避雷针是一样的。

避雷针的应用是很好,但也有 局限性

比如避雷针的有效范围是有限的, 一根长度为十米的避雷针,保护的范围也就是方圆十米的距离。

那么一旦遇到大型建筑物的话,避雷针的长度就会呈现一种夸张的增长趋势。

比如机场这样的建筑,竖立起上百米长的避雷针,那么让飞机情何以堪?

这个时候,就需要 主动引导雷电 ,规避雷电袭击建筑物的事情发生。

从上个世纪六十年代开始,这种想法就被纽曼和布鲁克两位科学家给提了出来,为此他们还进行了各种实验。

依据避雷针的原理,用金属将雷电进行引导。

避雷针的金属是固定的,只能被动接受劈下来的雷电,如果想要主动引导,那么金属就需要一个活动的物体来背负起来。

有了想法就行动,于是两位科学家在 1965年的时候,利用火箭拖着导线,射入云层进行引导雷电。

实验可以说是非常的成功,但这种方法的成本实在是高昂,而且火箭的碎片掉落下来,还会造成不必要的麻烦。

但不管怎么说,这次成功的引雷行动,还是给与世界各国的科学家动力。

此后法国、中国、日本、巴西等国也相继成功的将雷电引导了下来。

上文提到过中国在1977年首次引雷成功,当时使用了土火箭。

直到1989年, 中国这才制作出了专用引雷火箭 ,并引雷成功。

到了2008年的时候,成功研发出了拥有 自主知识产权的人工引雷火箭系统 。

从这里开始,中国的引雷实验这才走上了一个大跨步的前进道路。

小知识:

雷雨天打电话,会把雷电吸引过来吗?

答案是 不会

发生雷电时,尤其是地闪发生的时候,这种电流依然会遵从电流导向规律, 电阻越小,越高出地面的物体,就越容易引起雷电的注意 ,而将雷电吸引过去。

在地上面,电阻很小的物体包括,金属、树木、甚至是人体,这三样物体的电阻比空气都小。

所以这些东西突兀的出现在地面上,最容易吸引雷电的。

比如避雷针的原理就是这样的。

那么带在身上的手机如果能引起人体的电阻变小,也会增加吸引雷电的能力。

但事实上 手机因为太小,他对人体电阻的变化几乎没有影响 ,而且人在打电话的时候, 举起手机的位置是位于耳朵边上的,并没有高于人体。

再说打电话的时候,电话通讯使用的是 电磁场进行传递的 ,电磁场和雷电的放电通道可不是一个通道。

基于这三个原因,就得出结论,打电话是不会增加被雷击的概率。

雷电的利用

其实对于雷电的利用,很早就开始了。

毕竟雷电的能量太过巨大了 ,超过一万安的电流,短则一百米,长着几百公里,能量堪称巨大。

而且每年全球放雷电的次数就有十四亿次。

所以科学家们早就想到了,如果能把这些雷电存储起来,这将是一笔非常可怕的能量,而且还是完全免费的。

但现在这个课题有很多麻烦问题。

比如雷电发生的时间、地点、强度都是不可预测的 ,这就导致了雷电的收集效率变的很低。

要知道任何一项可以投入到生活中的产品,效率低就意味着成本高,成本高就意味着根本就没有推广价值。

再有就是雷电的能量是大,但它仅仅是一种 瞬时的强功率 ,所以在收集的一瞬间,设备就要面临极大的考验,收集的难度会成倍增长。

当然随着引雷的技术不断的发展,再加上其他辅助技术的成熟,或许会解决这些问题。

到时候,生活中人们也许就能用上雷电来进行服务了。