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防雷、引雷到利用雷电,目前技术进展知多少?

导读: 一声巨雷、一道闪电,说到雷电,人们都会想到怎么样去预防它、防备它,那么雷电除了带给人们这些之外,你是否知道人工用雷已不见得就是天方夜谭?

  8月14日15时山东省济南市气象局发布雷电黄色预警信号,这是今年6月以来,济南市发布的第10次雷电黄色预警信号。一声巨雷、一道闪电,说到雷电,人们都会想到怎么样去预防它、防备它,那么雷电除了带给人们这些之外,你是否知道人工用雷已不见得就是天方夜谭,毕竟通过人工引雷已经初步做到了,说不定哪天真能造出个发电“雷神”呢。

防雷、引雷到利用雷电,目前技术进展知多少?

  闪电的瞬间功率可达10亿千瓦 约是三峡水电站的50倍

  雷电雷电,有雷声有闪电,我们平时看到的大多数闪电都是云中闪,这种情况就好比看天上神仙大战,噼里啪啦很热闹,一般也不会造成什么危害。但是,如果他们打着打着不小心劈到地面上,就是云地闪了,它是雷击事故的元凶,防雷防的主要就是它。

  一般云中闪与云地闪的发生比例为3:1,云层中水汽发生冻结的高度越低,越容易产生云地闪。在热带地区的冻结高度较高,云中闪和云地闪的比例约为9:1;而在北纬60°的挪威,该比例为1:1。

  其实,雷电所蕴藏的能量在极短的时间就释放出来,其瞬间功率是巨大的。超级闪电发生时两端平均电压可以达到1000万伏,平均电流10万安培,那么在闪电的一刹那,功率可达10亿千瓦,甚至更高。而我国最大的三峡水电站的装机容量才2240万千瓦,闪电的瞬间功率大约是三峡水电站的50倍左右。

  可惜,闪电的放电时间极短,平均持续时间0.25秒,一次闪电的能量约7万千瓦·时(度),而地球上每一秒钟就会产生44——45次闪电,全年14亿次闪电,如果将这些电能进行持续收集,其实是一个非常可观的能源

  人工引雷技术已被掌握 人工“用雷”尚未实现

  既然闪电蕴藏着这么大的能力,那人工用“雷”能实现吗?富兰克林是第一个提出用实验来证明天空中的闪电就是电的科学家,但没有证据表明他把这个实验付诸了行动。

  不过,富兰克林提出的这个引导闪电的想法后来被法国人实现了。1752年5月法国的布丰伯爵托马斯·弗朗索瓦·狄阿里巴,在巴黎北边的玛丽村竖起了一根12米长的金属杆,下面插进一个空酒瓶。金属杆被闪电击中后,一位助手前去查看,结果烧伤了手指,还产生了一股硫磺味。实验证明,闪电与人造的电是一样的。这次实验也是人类对云地闪的首次探索和研究。

  随着科技的进步,现代已有中国、美国等几个国家掌握了人工引雷技术。在雷暴条件比较成熟的情况下,向空中发射一个拖拽金属丝的小火箭,雷电沿着这个导线打到地面上,这样本来随机乱来的自然雷电就变得可控制了,也给了我们近距离研究雷电的机会。

  不过,目前人工引雷主要是研究如何防雷,“用雷”尚未实现,因为没有容量巨大的电容器来收集雷电。

  这样的雷电你肯定不知道

  除了有成为新能源的潜质,雷电还有少有人知的好处,比如产生氮肥。电发生时,大气中的闪电通道可达几公里长,温度很高,有大量的氮和氧化合成二氧化氮。生成的二氧化氮溶解于雨水中,变成浓度很低的硝酸,落入土壤后,又和其他物质化合变成硝石。硝石是一种很好的化肥。有人发现,在常遭雷击的高压电线附近,农作物生长茂盛,成熟期也有所提前,这其实正是闪电高温制肥功效的反映。据测算,全球每年因雷电落到地面的氮肥有四亿吨,如果全部落到陆地上,等于每亩地施了约二公斤氮素,相当于每亩地节约了大约30块钱的肥料钱。全球陆地面积大约是1.49亿平方千米,这简直是省钱王道啊。

  雷电还能预示天气,我国民间有许多利用雷电预报天气变化的经验。例如,“东闪日头西闪雨”,“南闪火门开,北闪有雨来”。意思就是,看到西边或北边有闪电,那么产生闪电的雷雨云不久就有移到本地的可能;若东边或南边有闪电,表明雷雨云已移走,本地天气将转好。

  另外,雷电还可以净化空气。雷电产生时,强烈的光化学作用会使空气中的一部分氧气发生反应,生成具有漂白和杀菌作用的臭氧。世界卫生组织规定清新空气的负氧离子标准浓度为每立方厘米1000-1500个。有研究表明,有雷电日的负氧离子浓度明显偏高,日平均负氧离子浓度比无雷电日多500多个,堪称天然空气净化器。

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