雷电版“定海神针”
时间:2022-07-06 00:57:56 来源:科普之家 作者:江苏省科学传播中心 栏目:百科 阅读:18
在漫威电影中,雷神有一把非常厉害的锤子。这把锤子有一个大招——召唤雷电,本来威力就很大,再加上雷电的攻击,一般的反派都扛不住,就连灭霸都被这把锤子锤得不轻。
而在现实中,科学家也研制出了拥有这种神奇能力的装置,能够把雷电召唤出来,并让雷电到达指定地点,这种装置就是神奇的人工引雷装置。
1.雷电的诞生
在介绍人工引雷装置前,我们先来看看雷电是如何出现的。传说中的雷公、电母自然是不存在的,下雨天会出现雷电是因为这时候天上出现了两个派别的云,一个派别带正电荷,另一个派别带负电荷。
这两个派别的云在风的作用下相遇时会出现放电现象,这就是我们平时看到的雷电。云层在放电的同时还会放出大量热量,这些热量导致周围气温急速上升,气体迅速膨胀。这些气体在快速移动的过程中会产生极大的冲击力,并发出巨大的声响,这就是我们听到的雷声。
2.现实版雷神之锤
讲完了雷电的产生,咱们重点来说说人工引雷。所谓人工引雷,简单来说,就是制造一把现实版的雷神之锤,在雷雨天召唤出雷,并把它们引到指定位置进行科学实验。当然,现实中用来召唤雷电的不是一把大锤子,而是由引雷火箭等设备构成的一套引雷装置。在雷雨天,引雷火箭会拖着金属导线快速上升,当上升到一定高度时,就会把雷电召唤出来,并让这些雷电沿着金属导线直线而下。
这些雷电会在空中留下一道闪亮的光柱,远远看去,就像是一根立在天地之间的定海神针。
3.召唤雷电没那么简单
发射一个火箭就能召唤出雷电,如此简单,岂不是每个人都有做雷神的潜质。看起来确实如此,但如果真正操作起来,你会发现召唤雷电远没有想象中的那么简单。
首先,引雷不是一个火箭就能搞定,还需要各种地面设备配合。在选定地点后,试验人员通常需要忙碌好多天架设各种引雷设备。另外,对火箭和拖拽的金属导线也有要求。金属导线既要身材纤细,减少火箭负担,又要有足够的抗拉强度,不能被轻易拉断。火箭则要保持一个恰当的上升速度,上升太快容易把金属导线拉断,上升太慢又很难引发雷电。其次,空中电场情况难估测,并不是任何时间都能引发雷电。一般来说,空中的电场强度要达到每米百千伏的量级才能发生放电,现有手段无法直接探测云中的电荷和空中的电场强度,只能通过测量地面的电场强度来推测空中的电场情况。
然而,受地面设备、地形、降水等因素的影响,试验人员很难准确估测空中的电场情况,这无疑增加了人工引雷的难度。最后,由于雷电的电压非常高、电流非常强,人工引雷必须做好安全防护,在发射火箭进行人工引雷阶段,所有试验人员必须待在一个牢固可靠、有良好的屏蔽和接地的金属方舱内,严格遵守规章制度和操作规范,不能有半点马虎。
此外,火箭的质量、发射的时机、发射过程中有无自然雷电等因素都会影响人工引雷的成功率,想要成功召唤雷电真的没那么简单。
4.人工引雷,我们是认真的
这么有前途的技术,我国自然不会错过。其实,早在20世纪80年代,在老一辈科学家的带领下,科研人员就开始召唤雷电了。经过30多年的发展,我国在人工引雷方面取得了很大的进步,不仅有了专用的引雷试验场、引雷火箭等,随着经验的积累和探测手段的丰富,引雷的成功率也有了大幅提高。目前,世界上只有包括中国、法国、美国等在内的几个国家掌握了人工引雷技术。毫无疑问,我国在这项技术上已经走在了世界前列。相信随着技术的进步,对这种杀伤力极大的自然现象,我们一定能找到更好的控制方法,让它更好地为人类造福。
5.雷电防护小贴士
当然,在雷电被更好地控制之前,我们对它还得采取一些防护措施。雷电一般比较青睐单独的高建筑,所以出现雷雨天的时候,如果你在室外,要尽快躲到有避雷设施的建筑物、汽车、山洞等地,远离铁塔、烟囱、电线杆和大树,也尽量不要到孤立的棚子和小屋里躲避。尽管它们不是很高,但单独突显出来的它们也容易成为雷电攻击的对象。如果你的周围没有建筑物,就赶快找个地势较低的地方蹲下来,头部尽量放低,不要让自己成为攻击目标。另外,也尽量不要拨打或接听电话,避免手拿金属物品在雷雨中停留。
如果雷雨来临时你在室内,就要尽量做到把雷电拒之门外。关闭窗户,防止雷电从窗户进来;不使用太阳能热水器,以免雷电顺着管道进来;关闭室内的电磁设备,它们同样有可能引来雷电;尽量远离窗口,不接触窗户的金属护栏,不给雷电可乘之机。
需要说明一点,出现在自然界的雷电尽管破坏力很大,但它们对我们也有有益的一面。首先,最初地球上甲烷、二氧化碳、水等有机分子的出现就有雷电的功劳,它们为生命的起源作出了贡献;其次,雷电出现时,会把空气中的一部分氧气变成臭氧,而臭氧对空气有杀菌、消毒的作用,雷电也算是间接做了个清洁卫士;最后,雷电还能让大气中产生天然氮肥,这些氮肥会让土壤变得更肥沃。
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