快看！雷電版“定海神針”

■文/土豆泥

在漫威電影中，雷神有一把非常厲害的錘子。這把錘子有一個大招——召喚雷電，本來威力就很大，再加上雷電的攻擊，一般的反派都扛不住，就連滅霸都被這把錘子錘得不輕。而在現實中，科學家也研制出了擁有這種神奇能力的裝置，能夠把雷電召喚出來，并讓雷電到達指定地點，這種裝置就是神奇的人工引雷裝置。

雷電的誕生

雷電的誕生

在介紹人工引雷裝置前，我們先來看看雷電是如何出現的。傳說中的雷公、電母自然是不存在的，下雨天會出現雷電是因為這時候天上出現了兩個派別的云，一個派別帶正電荷，另一個派別帶負電荷。這兩個派別的云在風的作用下相遇時會出現放電現象，這就是我們平時看到的雷電。云層在放電的同時還會放出大量熱量，這些熱量導致周圍氣溫急速上升，氣體迅速膨脹。這些氣體在快速移動的過程中會產生極大的沖擊力，并發出巨大的聲響，這就是我們聽到的雷聲。

現實版雷神之錘

講完了雷電的產生，咱們重點來說說人工引雷。所謂人工引雷，簡單來說，就是制造一把現實版的雷神之錘，在雷雨天召喚出雷，并把它們引到指定位置進行科學實驗。當然，現實中用來召喚雷電的不是一把大錘子，而是由引雷火箭等設備構成的一套引雷裝置。在雷雨天，引雷火箭會拖著金屬導線快速上升，當上升到一定高度時，就會把雷電召喚出來，并讓這些雷電沿著金屬導線直線而下。這些雷電會在空中留下一道閃亮的光柱，遠遠看去，就像是一根立在天地之間的定海神針。

人工引雷現場

知識補丁：富蘭克林徒手引雷？

說起引雷，相信不少人會想到富蘭克林放風箏的故事。故事大概是這樣的：有一天，陰云密布，電閃雷鳴，美國著名科學家富蘭克林在室外放飛了一個風箏，并在風箏線的末端系了一把銅鑰匙。在大風的作用下，風箏很快就飛到了高空，富蘭克林突然感覺手麻木了，他趕快把手指靠近銅鑰匙，接著銅鑰匙上就射出了一串火花。這個故事雖然聽起來有理有據，卻不可能是真的。雷電出現時釋放的電流很強，能達到幾十千安甚至上百千安，這么強的電流通過人體，人體內部的器官根本承受不了。另外，雷電放出的熱量也足以讓人致命。所以，如果富蘭克林真的被雷電擊中，他受到的傷害不可能僅僅是手被電麻，除非他有雷神的超能力。

召喚雷電沒那么簡單

發射一個火箭就能召喚出雷電，如此簡單，豈不是每個人都有做雷神的潛質。看起來確實如此，但如果真正操作起來，你會發現召喚雷電遠沒有想象中的那么簡單。

首先，引雷不是一個火箭就能搞定，還需要各種地面設備配合。在選定地點后，試驗人員通常需要忙碌好多天架設各種引雷設備。另外，對火箭和拖拽的金屬導線也有要求。金屬導線既要身材纖細，減少火箭負擔，又要有足夠的抗拉強度，不能被輕易拉斷。火箭則要保持一個恰當的上升速度，上升太快容易把金屬導線拉斷，上升太慢又很難引發雷電。其次，空中電場情況難估測，并不是任何時間都能引發雷電。一般來說，空中的電場強度要達到每米百千伏的量級才能發生放電，現有手段無法直接探測云中的電荷和空中的電場強度，只能通過測量地面的電場強度來推測空中的電場情況。然而，受地面設備、地形、降水等因素的影響，試驗人員很難準確估測空中的電場情況，這無疑增加了人工引雷的難度。最后，由于雷電的電壓非常高、電流非常強，人工引雷必須做好安全防護，在發射火箭進行人工引雷階段，所有試驗人員必須待在一個牢固可靠、有良好的屏蔽和接地的金屬方艙內，嚴格遵守規章制度和操作規范，不能有半點馬虎。

此外，火箭的質量、發射的時機、發射過程中有無自然雷電等因素都會影響人工引雷的成功率，想要成功召喚雷電真的沒那么簡單。

人工引雷裝置的現場照

為何要人工引雷

既然引雷這么麻煩，為什么還要耗費大量人力、物力去召喚雷電呢？相信對于這個問題，很多人想到的都是把引來的雷電儲存起來作為電能利用。想一想，雷電的電流那么強，峰值時能達到幾萬安培，如果能把大量的雷電引到指定地點，既可以避免雷電災害，又能作為清潔能源使用，確實是件一舉兩得的好事。

可理想很美好，現實卻很無奈。我們對雷電的關注幾乎都集中在雷電產生的電流強這一點上，卻忽略了雷電持續的時間往往非常短，一般只能持續數十微秒。在這么短的時間內，雷電實際能夠產生的能量遠比我們想象中的要少。另外，盡管全球每年有十多億次雷電出現，但它們分布于世界各地。再加上雷電出現的時間不固定、對收集設備要求高等原因，想收集到大量電能，讓雷電變成像太陽能、風能一樣的清潔能源，目前還不現實。

既然人工引雷目前還不能讓雷電變成能源加以利用，為什么還要大費周章地召喚雷電呢？答案是用于科學研究。所謂知己知彼，百戰不殆。通過對人工引雷得到的雷電模擬源的研究，人們有望研制出更加先進的避雷裝置，降低雷電災害。此外，未來人工引雷還可能在人工降水、人工育種等方面發揮重要作用，很值得期待。

人工引雷，我們是認真的

這么有前途的技術，我國自然不會錯過。其實，早在20 世紀80 年代，在老一輩科學家的帶領下，科研人員就開始召喚雷電了。經過30 多年的發展，我國在人工引雷方面取得了很大的進步，不僅有了專用的引雷試驗場、引雷火箭等，隨著經驗的積累和探測手段的豐富，引雷的成功率也有了大幅提高。目前，世界上只有包括中國、法國、美國等在內的幾個國家掌握了人工引雷技術。毫無疑問，我國在這項技術上已經走在了世界前列。相信隨著技術的進步，對這種殺傷力極大的自然現象，我們一定能找到更好的控制方法，讓它更好地為人類造福。

雷電防護小貼士

當然，在雷電被更好地控制之前，我們對它還得采取一些防護措施。雷電一般比較青睞單獨的高建筑，所以出現雷雨天的時候，如果你在室外，要盡快躲到有避雷設施的建筑物、汽車、山洞等地，遠離鐵塔、煙囪、電線桿和大樹，也盡量不要到孤立的棚子和小屋里躲避。盡管它們不是很高，但單獨突顯出來的它們也容易成為雷電攻擊的對象。如果你的周圍沒有建筑物，就趕快找個地勢較低的地方蹲下來，頭部盡量放低，不要讓自己成為攻擊目標。另外，也盡量不要撥打或接聽電話，避免手拿金屬物品在雷雨中停留。如果雷雨來臨時你在室內，就要盡量做到把雷電拒之門外。關閉窗戶，防止雷電從窗戶進來；不使用太陽能熱水器，以免雷電順著管道進來；關閉室內的電磁設備，它們同樣有可能引來雷電；盡量遠離窗口，不接觸窗戶的金屬護欄，不給雷電可乘之機。

需要說明一點，出現在自然界的雷電盡管破壞力很大，但它們對我們也有有益的一面。首先，最初地球上甲烷、二氧化碳、水等有機分子的出現就有雷電的功勞，它們為生命的起源作出了貢獻；其次，雷電出現時，會把空氣中的一部分氧氣變成臭氧，而臭氧對空氣有殺菌、消毒的作用，雷電也算是間接做了個清潔衛士；最后，雷電還能讓大氣中產生天然氮肥，這些氮肥會讓土壤變得更肥沃。

知識補丁：神出鬼沒的球狀閃電

在雷電大家族中有一個非常神秘的成員，它的名字叫球狀閃電。因為身世神秘，科幻作家劉慈欣還以它為主角寫了一部長篇小說。

球狀閃電打破了我們對雷電的常規認識。比如，它沒有常規雷電的纖細身材。球狀閃電的身體呈圓球形，大小不定，有時候只比拳頭大一點，有時候卻堪比足球。它可以有多種顏色，除了較為常見的橘黃色、紅色，有時還會呈現紫色、藍色、亮白色等光環。它不會像常規雷電那樣閃現，通常可維持數秒，有時甚至可以存在1～2 分鐘。如果球狀閃電不是經常在雷雨天出現，恐怕雷電家族都不會承認它的身份。

除了跟常規雷電有明顯區別，球狀閃電還總讓人感覺很神秘，難以捉摸。首先，它來無影去無蹤，不一定什么時候就出現在了你的視野里，然后又消失不見。其次，球狀閃電行動詭異，它可能在空中靜止，也可能漫無目的地游蕩；可能隨著風前進，也可能逆風而行；可能水平移動，也可能上下竄動，總之毫無規律可言。最后，球狀閃電的破壞力也是未知的，有時候會悄悄消失，就好像從未出現過；有時候卻會發出驚人的爆破力，仿佛想讓更多人知道自己來過。

需要說明的是，因為球狀閃電極為罕見且難以捕捉，目前科學家對它的研究還很有限。可以說，現在的球狀閃電在大家眼里依舊是謎一般的存在。當然，球狀閃電的身世不可能一直這么神秘，人們現在已經能召喚雷電了，隨著科技的發展，說不定哪天就找到了研究球狀閃電的辦法，讓球狀閃電不再神秘。