技术常识
雷电的主要特性

 

        就在你阅读这篇文章的时候,世界各地大约正有1800个雷电交作在进行中。它们每秒钟约发出600次闪电,其中有100次袭击地球。

        乌干达首都坎帕拉和印尼的爪哇岛,是最易受到闪电袭击的地方。据统计,爪哇岛有一年竟有300天发生闪电。而历史上最猛烈的闪电,则是1975年袭击津巴布韦乡村乌姆塔里附近一幢小屋的那一次,当时死了21个人。

 

雷电的主要特点

  1.  放电时间段,一般约为50~100微妙(1微妙=10-6秒)。
  2.  冲击电流大,其电流可高达几万到几十万安培。
  3.  冲击电压高,强大的电流产生的交变磁场,其感应电压可高达万伏。
  4.  释放热能大,瞬间能使局部空气温度升高至数千度以上。
  5.  产生冲击电压大,空气的压强可高达几十个大气压。因此,雷电极具破坏力。

 

雷电发生的频率与特性

 

        在任何给定时刻,世界上都有1800场雷雨正在发生,每秒大约有100次雷击。在美国,雷电每年会造成大约150人死亡和250人受伤。全世界每年有4000多人惨遭雷击。在雷电发生频率呈现平均水平的平坦地形上,每座300英尺高的建筑物平均每年会被击中一次。每座1200英尺的建筑物,比如广播或者电视塔,每年会被击中20次,每次雷击通常会产生6亿伏的高压。

        每个从云层到地面的闪电实际上包含了在60毫秒间隔内发生的3到5次独立的雷击,第一次雷击的峰值电流大约为2万安培,后续雷击的峰值电流减半。最后一次雷击之后,可能会有大约150安培的连续电流,持续时间达100毫秒。

        经测量,这些雷击的上升时间大约为200纳秒或者更快。通过2万安培和200纳秒,不难计算得到dI/dt的值是每秒1011安培!

 

 

人工引雷实验

        据中国科学院大气物理研究所研究员、国际大气电学委员会委员郄秀书介绍,人工引雷应该说是从上个世纪六十年代开始发展的一种专门技术。主要是通过在雷雨天气的时候,向雷暴云体发射专用的引雷火箭,使雷电在预定的时间和预定的地点发生。

        国际上,美国1967年在海上首次引雷成功,陆地上首次成功的人工引发雷电于1973年在法国实现。我们国家上世纪八十年代在老一代科学家的领导下,开始进行人工引雷实验,从1989年中国科学院兰州高原大气物理研究所首次人工引雷成功到现在整整二十年,应该说期间取得了很大的进步。现在我国一共成功引雷六十多次,在一些重点雷灾区域都有过成功的人工引雷实验。

人工引发雷电试验基地

 

        最开始做人工引发雷电实验,主要还是为了研究雷电。因为雷电发生的时间和地点具有随机性,不知道什么时候发生,所以要想研究它的话,直接的观测资料是不太容易取得的。人工引发雷电使雷电在一定时间、一定地点发生,所以我们可以在雷电放电通道下部对雷电流进行测量,然后在距放电通道比较近的地方,布设不同的电磁观测设备,对闪电产生的电流、电磁光效应进行同步观测,这样有助于我们对雷电机理本身的研究,这是最初的目的。

        随着人工引发雷电技术的发展,人们也自然会想到这种技术除了研究之外还有什么用处?实际上它的用处还是比较大的,比如说对雷电防护设备的检验。为了测试避雷针或者是一些防护设备是不是能够有效地防雷,我们可以利用人为引发雷电来做一个测试,进行评估。中国科学院兰州高原大气物理研究所曾经和国家电力总公司进行过这方面的合作,之后这种工作也一直在进行,包括中国科学院和中国气象局都在做,这是其中的一个用途。

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