捕捉雷電輻射場傳播蹤跡 建立雷電流信息統(tǒng)計平臺

　　轟隆隆響徹天際的雷鳴，剎那間劃過長空的電閃曾經(jīng)是遠古文明史上的神圣使者。晴天霹靂通常承載著神秘的力量無數(shù)次出現(xiàn)在古老的傳說中，讓人敬畏。直到18世紀中期，本杰明·富蘭克林本著科學(xué)客觀的實踐精神在暴風(fēng)雨中成功捕捉到了雷電，從而開啟了人類對雷電這一自然現(xiàn)象的理性認識之路。
　　雷電播散了火種。為人類利用，生活方式隨之發(fā)生根本變化，生生不息，綿遠流長。但是雷電活動頻繁、產(chǎn)生的電磁脈沖強，直接危害到電力、能源、通訊、交通、航空航天等領(lǐng)域的安全運行，防雷減災(zāi)始終是人類長期奮斗的一個目標。電力系統(tǒng)的安全運行關(guān)系到國計民生的方方面面，我國高度重視電網(wǎng)的防雷保護，在不同電壓等級的輸電線路和變電站采取了大量措施。盡管如此，每年由于雷電造成的輸電線路絕緣閃絡(luò)和電力能量傳輸中斷等故障仍頻繁發(fā)生，直接和間接經(jīng)濟損失巨大。隨著我國超／特高壓電網(wǎng)的快速發(fā)展，特別是特高壓輸電工程的積極推進，在治理超／特高壓電網(wǎng)雷害時遇到了世界各國共同面臨的難題。雷電流等基礎(chǔ)統(tǒng)計參數(shù)的匱有效途徑之一。但是。雷電輻射電磁場傳播過程中由于各種原因產(chǎn)生的衰減和色散直接影響反演雷電流的精度。在《中國電機工程學(xué)報》(Proceedings of theCSEE)2009年12月第36期發(fā)表的《應(yīng)用矩量法分析山體對雷電輻射場的影響》，作者對廣泛存在于雷電輻射電磁場傳播路徑中的山體的影響進行了深入研究。基于矩量法，將山體處理為有損介質(zhì)體，分別討論了山體電阻率、高度、寬度以及山體距雷擊點和觀測點的距離對雷電輻射場的影響，并應(yīng)用快速傅里葉變換得到相應(yīng)的時域結(jié)果。計算結(jié)果表明在一定范圍內(nèi)山體對雷電輻射場的影響顯著。
　　華北電力大學(xué)的張明霞、趙志斌、崔翔及國家電網(wǎng)電力科學(xué)院的陳家宏、谷山強等科研人員，在國家自然科學(xué)基金，國家電網(wǎng)公司的支持下，通過數(shù)值計算以及實驗測試開展了一系列工作，就雷電輻射場在地表傳播過程中各種固有、隨機的因素進行了分析，得出了其對雷電輻射電磁場影響的一般規(guī)律，實現(xiàn)了給予雷電輻射場反演雷電本體的基礎(chǔ)研究。
　　雷電輻射電磁場在地表傳播規(guī)律的把握對基于雷電輻射場測量的雷電流遙測具有重要意義，使得雷電流長期、大范圍、實時監(jiān)測，建立雷電基本信息統(tǒng)計資料庫成為可能。
　　
　　延伸閱讀——雷電流
　　
　　什么是雷電流
　　指直接雷擊時，通過被擊物體。而泄入大地的電流。
　　
　BG9XICgBaXe40lie2VybaSWl5r7Orsq/ptUC8zdNw4M=　雷電流的危害
　　雷電是危害人類最嚴重的氣象災(zāi)害之一。雷電對人體的傷害，有電流的直接作用和超壓或動力作用，以及高溫作用。當人遭受雷電擊的一瞬間，電流迅速通過人體，重者可導(dǎo)致心跳、呼吸停止，腦組織缺氧而死亡。另外，雷擊時產(chǎn)生的是火花，也會造成不同程度的皮膚燒灼傷。雷電擊傷，亦可使人體出現(xiàn)樹枝狀雷擊紋，表皮剝脫，皮內(nèi)出血，也能造成耳鼓膜或內(nèi)臟破裂等。
　　
　　雷電的功與過
　　任何事物都是一分為二的。大氣中雷電的發(fā)生，有它帶來災(zāi)害的一面，也有它功績的一面。對它的災(zāi)害面人們了解較多，而對它的功績可能鮮為人知。那么，它的主要功績有哪些呢?
　　第一，雷電很重要的功績是制造化肥。雷電過程離不了閃電，閃電的溫度是極高的，一般在3萬度以上，是太陽表面溫度的5倍!閃電還造成高電壓。在高溫高電壓條件下，空氣分子會發(fā)生電離，等它們重新結(jié)合時，其中的氮和氧就會化合為亞硝酸鹽和硝酸鹽分子，并溶解在雨水中降落地面，成為天然氮肥。據(jù)測算，全球每年僅因雷電落到地面的氮肥就有4億噸。如果這些氮肥全部落到陸地上，等于每畝地面施了約2公斤氮素，相當于10公斤硫酸銨!
　　第二，雷電還能促進生物生長。雷電在發(fā)生時，地面和天空間電場強度可達到每厘米萬伏以上。受這樣強大的電位差的影響，植物的光合作用和呼吸作用增強。因此，雷雨后一至兩天內(nèi)植物生長和新陳代謝特別旺盛。有人用閃電刺激作物，發(fā)現(xiàn)豌豆提早分枝，而且分枝數(shù)目增多，開花期也早了半個月：玉米抽穗提早了7天；而白菜增產(chǎn)了15％～20％。不僅如此，如果作物生長期能遇上5～6場雷雨，其成熟期也將提前一星期左右。
　　第三，雷電能制造負氧離子。負氧離子又稱空氣維生素，可以起到消毒殺菌、凈化空氣的作用。在雷雨后，空氣中高濃度的負氧離子，使得空氣格外清新，人們感覺心曠神怡。
　　第四，雷電還有巨大的能量。地球上平均每秒有100次閃電，一次閃電約釋放8千瓦時的電能，因此，每年全世界的雷電約放出250億千瓦時的能量。遺憾的是，人類目前還無法對它加以利用。
　　
　　防雷須知
　　雷電發(fā)生時產(chǎn)生的雷電流是主要的破壞源，其危害有直接雷擊、感應(yīng)雷擊和由架空線引導(dǎo)的侵入雷。如各種照明、電訊等設(shè)施使用的架空線都可能把雷電引入室內(nèi)，所以應(yīng)嚴加防范。
　　
　　一、雷擊易發(fā)生的部位
　　1　缺少避雷設(shè)備或避雷設(shè)備不合格的高大建筑物、儲罐等：
　　2　沒有良好接地的金屬屋頂：
　　3　潮濕或空曠地區(qū)的建筑物、樹木等：
　　4　由于煙氣的導(dǎo)電性，煙囪特別易遭雷擊：
　　5　建筑物上有無線電而又沒有避雷器和沒有良好接地的地方。
　　
　　二、預(yù)防雷電的方法
　　1　建筑物上裝設(shè)避雷裝置。即利用避雷裝置將雷電流引入大地而消失，
　　2　在雷雨時，人不要靠近高壓變電室、高壓電線和孤立的高樓、煙囪、電桿、大樹、旗桿等，更不要站在空曠的高地上或在大樹下躲雨。
　　3　不能用有金屬立柱的雨傘。在郊區(qū)或露天操作時，不要使用金屬工具，如鐵撬棒等。
　　4　不要穿潮濕的衣服靠近或站在露天金屬商品的貨垛上。
　　5　雷雨天氣時在高山頂上不要開手機，更不要打手機。
　　6　雷雨天不要觸摸和接近避雷裝置的接地導(dǎo)線。
　　7　雷雨天，在戶內(nèi)應(yīng)離開照明線、電話線、電視線等線路，以防雷電侵入被其傷害。
　　8　在打雷下雨時，嚴禁在山頂或者高丘地帶停留，更要切忌科技之聲繼續(xù)蹬往高處觀賞雨景，不能在大樹下、電線桿附近躲避，也不要行走或站立在空曠的田野里，應(yīng)盡快躲在低洼處，或盡可能找房屋或干燥的洞穴躲避。
　　9　雷雨天氣時，不要用金屬柄雨傘，摘下金屬架眼鏡、手表、褲帶，若是騎車旅游要盡快離開自行車，亦應(yīng)遠離其他金屬制物體，以免產(chǎn)生導(dǎo)電而被雷電擊中。
　　10　在雷雨天氣，不要去江、河、湖邊游泳、劃船、垂釣等。
　　11　在電閃雷鳴、風(fēng)雨交加之時，若旅游者在旅店休息，應(yīng)立即關(guān)掉室內(nèi)的電視機、收錄機、音響、空調(diào)機等電器，以避免產(chǎn)生導(dǎo)電。打雷時，在房間的正中央較為安全，切忌停留在電燈正下面，忌倚靠在柱子、墻壁邊、門窗邊，以避免在打雷時產(chǎn)生感應(yīng)電而致意外。
　　如遇雷雨天氣，市民最好躲入一棟裝有金屬門窗或設(shè)有避雷針的建筑物內(nèi)。一輛金屬車身的汽車也是最好的“避雷所”，一旦這些建筑物或汽車被雷擊中，它們的金屬構(gòu)架或避雷裝置或金屬本身會將閃電電流導(dǎo)入地下。
　　此外，從電閃雷鳴的形成和發(fā)生過程來看，空曠場地上、建筑物頂上、高大樹木下、靠近河湖池沼以及潮濕地區(qū)是雷擊事故多發(fā)