電臺發射塔雷擊后的思考

閻及龍

(晉中廣播電視臺,山西晉中 030600)

電臺發射塔雷擊后的思考

閻及龍

(晉中廣播電視臺,山西晉中 030600)

雷電存存于地球40億年這久,經人類帶來了無數次的災難,甚至奪走人的生命,防雷避雷成了我們生活中的必須,如果能把雷電成功的利用,那將是取之不盡,用之不竭,而且無污染無排放清潔的能源,也是造福地球,造福人類的能源性革命。

雷電的成因 雷電的利用

雷電在人類生活中的危害極大,人們 幾乎是談雷色變,全球每年被雷擊的建筑物、電力設備、家用電器比比皆是,甚至很多生命也遭此厄運。據有關數據統計,目前雷電造成的經濟損失僅次于洪澇與干旱災害,所以如何防雷、避雷,利用雷電,減少雷電對人類生命與財產安全造成的損害,也是科技探索的一次能源革命。

發射塔是我們廣電行業的擎天柱,是廣電行業播出信號重要的組織部分。隨著高樓的增高,為了擴大信號覆蓋的面積與信號質量的完美傳輸,鐵塔的高度也在不斷增高,遭受雷擊的幾率也在增大,避雷成了我們廣電人首先考慮的問題,我們電臺發射站在我區海拔1100米的巍山上,鐵塔高度110米,在建站初期,鐵塔的接地電阻最小值為1歐姆,最大值3歐姆,都低于國家4歐姆的標準,后來安裝航空障礙燈后,遭受了一次雷擊,雷電順著航空障礙燈的電源線進入電源系統,與障礙燈同相電源的設備全部燒毀,甚至UPS也異常工作,當時是信號調試期,發射機沒有開啟,損失還不是太大,如果在正常播出時,出現這樣的問題,經濟損失事小,安全播出,停播才是最大的事故,后來利用太陽能航空燈,幾年來沒有一次雷擊事情。下面就雷電進行分析,是否能把雷電利用起來,變害為益,把發射塔的避雷變成利用雷電的發電站,不僅是擺在廣電人面前的問題,而且還是擺在人類面前利用能源、開發能源的問題。

雷電是一種最常見的自然現象,在地球北溫帶區,它一般發生在每年3月到9月底。在冬季卻極罕見,它劃破天空,照亮大地,既產生臭氧又產生高頻光波,帶著一種狂野的美麗,但也給人類生活帶來了極大的破壞甚至是災難。據有關資料統計每年因雷擊而死傷人數全球大概有上百人,對建筑物造成的損壞及引起森林火災造成的損失更是天文數字,據資料記載每次閃電具有的能量高達幾十到幾百伏安,相當于一個縣城一天的用電量,探究雷電的成因合理利用其能量將是世界科技發展史上一次能源革命。世界上有無數科學家對雷電進行過研究,也形成了各方面的學說,對一些說法我有我的一些見解,希望提出來和有關專家共同切磋,探索、研究。

圖1 雷電利用簡圖

能量說:有人認為水蒸氣升華進入大氣層,水蒸氣轉化為水液體,這中間有能量的釋放,這個熱內能轉為電能而產生雷電,以此理,在冬天由積雨云的水蒸氣從氣態變為液態然后再轉化為雪(水的固態形式),由氣變液再變固這兩個過程產生的內能轉化更大,那么冬天的雷電不是更大更強嗎？實際上冬天幾乎沒有雷電。顯然能量轉化而產生的雷電有其不合理性。

磁場切割說:有人也這樣認為,在地面或海平面的水被太陽加熱使水分子汽化,在升華過程中,每一個水分子相當于一段微小的導體,上升過程中切割地磁場的磁力線使每一個水蒸氣分子產生微小電壓,當小水分子聚集也就把小電壓也累積使云層兩端產生巨大電壓而產生雷電。按照此原理,小分子在上升過程中只能一個方向上升,不能轉動,產生云層的電壓也是一個方向,雷電產生也是固定形式(樹狀式放電),如果與地放電也必須是云層兩端同時向地面放電形成回路,那么人們所看到的是每次向地放電是兩個柱狀形式同時出現在天空,這樣的狀況幾乎沒有見過。

摩擦起電說:有人認為大氣中的塵埃,在空氣中摩擦產生電,據此理由在春天大量的沙塵由于風的作用刮起的塵埃蔽天蓋日,形成沙塵暴,那樣大的塵埃摩擦也沒有產生雷電,那么這樣的理由也站不住腳了。

地球內核和反應說:地核是一個巨大的核反應堆,眾所周知,核反應是由低原子核在高壓的情況下,可以把圍繞它的電子壓入原子核中,使它成為原子量更大的物質,這時需要電子來補充,例如氫加高壓生成氘、氚只有外來電子補充才能變為氦和鋰,這些電子只能從地球外吸引,核反應只是消耗電子,這時地核就吸引地幔及地殼的電子,使地殼表面成為布滿正電荷的球體,而大氣尖端中難以獲得電子,所以就從容易獲得電子的云層中攝取,這時候云層就會產生電勢差,離地面較近的吸得電子多,使其為高電位,而離地球較遠的為低壓區,當電壓差達到可以擊穿空氣時,就開始放電,電就象樹枝一樣互相放電,這時雷聲響起,由于聲音的振動使得云層之間互相碰撞,雨滴增強,這時空氣中水線成分增加,電壓更易到達地面,這時的電流大得驚人,實際上不是回擊,只是更大的電子從云層進入地面,形成柱狀閃電,滿足地核反應先去的電子,所以雷電現象是因為云層與地面離得較遠,而云層之間電壓很大這時我們看到的是樹形的閃電,這就可以解釋北半球的夏天由于太陽引力作用,地表水涌向北半球,地幔也被吸引到北半球,北半球的壓力增大,南半球壓力減小,還有一個原因植物生長茂盛,北半球重量增加,提供給地核壓力增大,核反應容易在北半球地核進行,雷電就容易產生,到冬天太陽斜照北半球,海水涌向南半球,地幔也吸引到南半球,北半球植物的果實樹葉都落光,更有意思的是鳥類的遷移也是給雷電出了一份微力,這與太陽風暴、正電子流如出一轍,哈哈,既然雷電成因我們已經認識到,它的使用就不成問題,也就是我們要把地核反應所需要的電子加以引導,使地面正電荷不要積累太多形成很高的電勢差,地球核反應時刻在進行,時刻也有電子的獲得,只要沒有云層的阻擋就不會形成高電壓,而所需的電子我們提前供給,而供給電子的同時我們也得到了它的電流,為我所用。

雷電的應用:自從地球撞擊的那一刻起,雷電就在地球上存在,直到20世紀人們才認識到它是電形式,曾經也千方百計的想利用它,但由于其能量巨大,危險性高,人類幾乎對其束手無策,隨著科技的發展,雷電應用是勢在必行,也是科技發展的必然趨勢,也是環保能源的要求,雷電既是大自然的恩賜,也是取之不盡用之不竭的自然能源,只要證明其形成原理,那么使用雷電也不是深不可測,不可及達的事情。

基上所說,因雷電與地球內地核的反應有關,也知是地核需要電子的緣故,那么電子經過固定的電場回收,回收電子的電流不就是人們所需的能源嗎？更重要的是把電子回收以減少積雨云中的電壓差,使積雨云的高壓無法生成,即雷電也就不再生成,也就降低了雷電對地球的損壞,更重要的是,地球上各種建筑物及設備的防雷網、避雷針也就不用再設置,即這些投入資金與材料全部節省(圖1）。

雷電利用分高、低壓兩路,高壓一路用高壓放電器,經金屬池再接地,用雷電的大電流使金屬熔化,以熱能的形式儲備能量,低壓一路中間接入涌浪保護器、空氣開關、或保險絲,直接利用電能,接入電瓶,給電瓶充電,這樣雷電的能量被部全儲存,怎么轉化那就是很容易的事了

應用基本原理,在城市周圍高大建筑物上設置地球電子收集器,在收集器上予加一個直流高電壓,收集器帶正電荷,地面為負極。以吸引大氣中的電子。形成電流,使此城市地面和大氣沒有大的電壓差,以保護城市不受雷電傷害,在森林區,每個較高的山峰頂設置電子收集器既保護森林,又能在山區使用電能。我們還可以利用雷電來加熱,煉礦等等

我們相信隨著科技的發展,雷電能量的利用會越來越廣泛,前景將越來越美好,希望有更多的科技專家能夠涉足雷電領域,對其進行更科學的探索與研究,使雷電能量的利用盡快變成現實,大大節能減排造福人類推動世界可持續發展。