雷電是怎么產生的
驚雷奮兮震萬里,威凌宇宙兮動四海。轟隆隆的雷聲從天空滾過,震撼著山川大地,一條條耀眼的銀蛇在天空飛舞扭曲,迸射出明亮奪目的閃光。
古人對雷電始終充滿恐懼、敬畏,膽戰心驚,避尤不及,在頂禮膜拜中對雷電的產生展開豐富聯想,中國人認為是雷神在發怒,外國人以為是宙斯揮動長矛。經過千年歲月的迷惑,直到1752年7月,美國科學家富蘭克林冒著生命危險,揭開了雷電的奧秘,震驚了科學界。
其實,雷電產生的條件并不復雜,就是雷雨云層形成正負極。雷雨層是由凍結的水滴、冰晶等不同形態的水汽凝結物組成的云,溫度低于0℃。這些凝結物在云層中翻滾運動的時候,經過復雜的反應,分別帶上了正電荷與負電荷。
一般說來,負電荷會到達云層的下部,正電荷會到達云層的上部,兩間有一定的間隔。如果帶負電荷的云層向下靠近地面時,地面的高樓大廈、金屬等物體會被感應出正電荷。
當正負電荷相互吸引時,隨著兩者之間電場的逐步增強,位于天地之間的空氣被強大的電場擊穿,正負電荷克服空氣的阻障,巨大的電流會從地面涌向云端,在天地間劃出一條條壯觀的亮弧。但是,看似綺麗的奇觀,往往隱藏著令人膽怯的災害。
雷電
閃電的放電時間較為短暫,但蘊含的能量非常大,電流是3萬安培至30萬安培,電壓約為1億至10億伏特,能夠將周圍空氣的溫度瞬間提升至攝氏3萬度,比太陽的表面溫度還高出六倍。極度的高熱會使閃電沿途空氣劇烈膨脹,空氣迅速移動,從而產生沖擊波。
閃電距離近,聽到的是尖銳的爆裂聲;如果距離遠,聽到的則是隆隆的車輪聲,這就是常說的電閃雷鳴。雷電可以分直擊雷、電磁脈沖、球形雷、云閃等幾種,其中最神奇的是被稱為“圣艾爾摩之火”的雷電。
雷電極其常見,地球每秒大約會承受100多次雷擊。在任何時刻,都會發生1800場雷電,每年有4000多人慘遭雷擊。由于地理位置的原因,在中國有不少地區存在雷電災害,最為嚴重的是廣東省以南的地區,因為這里的大氣層位置偏低,攜帶的負電荷非常容易與地面的正電荷發生“交流”產生雷電,雷電災害達世界之最。
雷電災害增多的原因
近幾年來,雷電災害呈現出增加的態勢,造成的危害程度也越來越重。研究發現,雷電的頻繁發生,與城市的擴大化關系十分密切,這是導致雷電增多,進而泛濫成災的重要原因。
城區人口日趨密集,大氣污染從以往的工業污染,變成以機動車尾氣為主的尾氣污染,產生的大量氮氧化物、二氧化碳、粉塵懸浮在空氣中。雷電的產生依賴于雷雨層的水汽凝結物,但是,空氣中大量懸浮的顆粒改變了凝結核的電荷特性,水凝物含量增大,雷電放電的機會隨之增加。
隨著社會經濟發展,為追求便捷的通訊和信息交流,室外需要架設更多的金屬信號接收裝置。加之城市日益增多的高層建筑物,不知不覺中擴大了接引雷電的幾率。
從雷擊事件看,有相當的數量是發生在城郊接合部,為何會有這種情況出現?
人類在改變生活的同時,改變了自然規律,為減少城市空氣的污染,會將有污染性的工廠遷到郊區,或者自欺欺人地安裝高煙囪,盡可能把污染物排向遠離污染源的高空,使它們在更廣闊的空間中擴散、稀釋。這種方法雖然降低了污染物在近地面空氣中的濃度,但是污染物的總量并沒有因而減少,有害物質仍然存留在大氣中,天長日久,日積月累,會引起廣域性、大范圍的大氣污染。不間斷的污染,漸漸地把自然“從里到外”徹底變成病人膏肓的“患者”,更容易引發雷電襲擊。
為何要預防雷電之災
雷電是一種電力資源,可以制造氮肥,也可協助找礦,人類是通過雷電才知道用火。但是,雷電造成的災難也可忽視。
聯合國國際減災十年委員會已把雷電災害列為最嚴重的十種自然災害之一。雷電造成的危害和經濟損失,對社會影響越來越大,美國平均每年因雷電災害致死的為73人,傷300多人。
自然產生的雷電已經疲于應付,人類破壞自然環境引起的雷電,造成的災難如同搬起石頭砸自己的腳,造成的經濟損失無法估量。
1989年8月12日,一場突如其來的雷擊引發青島市黃島油庫5號油罐爆炸,大火燒了60小時,火焰高300米,燒掉4萬噸原油,燒毀10輛消防車,19人在火災中喪生,74人受傷,630噸原油流入大海。這場由雷電引發的災難,恰似推倒多米諾頓骨牌,不僅造成大氣污染,還嚴重破壞海洋生態環境。大自然指使“雷神”,對人類的報復達到極致。
如何避開“雷神之怒”
古人已經懂得在建筑上巧妙地運用避雷引閃的原理,消彌雷電的危害。明代永樂年間在武當山絕頂處修建的銅鑄鎦金大殿,雷電交加時,金殿周圍會頻頻掠過巨大的火球,形成“雷電煉殿”的奇觀,金殿內卻毫發不損。數百年金殿屢經雷擊完好無損,說明完全可以安全地避開雷電。
學會一些防雷電的常識,可以有效避免雷電造成的危害。比如雷電天氣避免碰觸金屬和潮濕的物體。建筑物加裝避雷針及接地引下線,可以將雷電引入地下。但是,防微杜漸,減少對自然的污染,才是有效降低因自然污染引起雷電災難的良策。
幾千年縱橫天地之間的雷電,因為人類肆無忌憚破壞自然,最終轉變成“雷神之怒”,在一次又一次的雷電之災中,人類能否變得警醒?人類的生存離不開自然,當自然對人類展開報復時,人類又該如何應付接踵而至的自然災難?