人雷之戰(zhàn)

顏士州

在我們這個(gè)地球上，平均每秒約有100次雷電落地。僅一次雷電就可產(chǎn)生數(shù)十萬安培的電流和上百億瓦特的能量，其熱量可以達(dá)到太陽表面溫度的3～4倍。如果把雷擊點(diǎn)的熱能聚集起來，熔化一個(gè)直徑4～6毫米的鋼球只要一瞬間。可見，雷霆萬鈞之說絕非夸張。

雷電之力，可以摧毀破壞高層建筑，扭曲堅(jiān)韌的金屬板，劈裂粗大的百年老樹，擊斃來不及躲避的人畜……據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球每年約有4 000人慘遭雷擊，著名建筑物毀于雷擊的事件也屢見不鮮。如紐約大廈就曾在20分鐘內(nèi)被雷擊9次。至于家用電器和牲畜被擊事故，那就更多了。

對付雷電的避雷器

1775年，世界上出現(xiàn)了一個(gè)用風(fēng)箏主動(dòng)捕捉雷電的人——美國科學(xué)家富蘭克林，他是揭開雷電之謎的第一個(gè)人，也是發(fā)明避雷器的第一個(gè)人。然而他卻在一次引雷中被雷擊中去世。

有趣的是，避雷器的發(fā)明者富蘭克林認(rèn)為，避雷器的頂端應(yīng)是尖的。而對任何事情都抱否定態(tài)度，特別是對雷電一竅不通的英國國王喬治三世則認(rèn)為避雷器的頂端應(yīng)制成圓截面。因此在過去的很長時(shí)間內(nèi)，美國人使用的避雷器頂端是尖的，而英國人使用的避雷器頂端是圓截面的。喜歡折中的法國人使用的避雷器則介于兩者之間，頂端是尖圓形的。但是，近年來美國物理學(xué)家查理·莫爾博士通過大量實(shí)驗(yàn)證實(shí)：頂端是圓截面的避雷器引受雷電的能力要強(qiáng)得多，效率要比尖形的高兩倍。相反，尖狀避雷器在它的頂端會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電離“罩”，這種電離罩能將雷電向外反沖。

其實(shí)，科學(xué)家已經(jīng)弄清，不管避雷器頂端是何形狀，由于避雷器把雷電引入地下的“引下線”的根數(shù)、長度有限，很難保證超高層建筑物頂部免遭雷擊。于是，科學(xué)家又研制出性能更好的避雷帶和避雷網(wǎng)等新型防雷設(shè)施。近年來又發(fā)展到直接利用建筑物的鋼筋混凝土構(gòu)件中的鋼筋作為接地裝置來防雷，這種“暗籠式避雷網(wǎng)”的防雷方式有眾多的引下線，是一種更加經(jīng)濟(jì)、美觀和安全的方法。

然而，避雷器總是有限的，不可能到處都安上避雷器。為了更深入地探索雷電的許多奧秘，科學(xué)家們又開始了新的研究。

實(shí)驗(yàn)中的雷電

實(shí)驗(yàn)室中的雷電是通過巨大的靜電發(fā)生器來獲得的。在實(shí)驗(yàn)室中，由靜電發(fā)生器產(chǎn)生的雷電的某些主要數(shù)據(jù)(如電位差、電流強(qiáng)度、閃電通道、溫度等)和大自然中的狀況相似，同時(shí)還設(shè)計(jì)了一些和人體特點(diǎn)相似的模特兒。

大家知道，人的皮膚的表層是較好的絕緣體，但皮膚的里層卻是較好的導(dǎo)體。每一個(gè)人都有著一定的電阻，一般在幾千至幾萬歐姆之間，電阻大小又決定于許多因素：如皮膚是干燥的還是濕潤的；性格是安靜的還是急躁的(據(jù)研究，安靜的電阻高，急躁電阻低)等等。當(dāng)人體一旦處在高壓環(huán)境中，其電阻會(huì)相應(yīng)降低，由于雷電是在高電位差情況下產(chǎn)生的，人體在雷電電流下的電阻只有300歐左右。所以，實(shí)驗(yàn)用的模特兒必須根據(jù)人體的這些特點(diǎn)制作。模特兒是用塑料制成的，表面上涂一層薄薄的絕緣層，這層絕緣層是模仿人體的皮膚制作，這樣科學(xué)家就可以在實(shí)驗(yàn)室中研究雷電對人體的作用了。

日本的科學(xué)家在人體模特兒上進(jìn)行了許多試驗(yàn)，如讓模特兒渾身潮濕；讓模特兒戴上手表、發(fā)夾、鑰匙；讓模特兒在雷雨情況下接觸某些生活設(shè)施等等。實(shí)驗(yàn)表明：擊中模特兒的雷電，常常是擊中固定在模特兒身上的金屬物體，而沒有佩戴金屬物體的部位，很少會(huì)被雷電擊中。

科學(xué)家們通過實(shí)驗(yàn)室人造雷電的模擬研究和實(shí)際調(diào)查，得到一些預(yù)防雷擊的新知識(shí)：當(dāng)你在田野中遇到雷雨時(shí)，最好把身上所有的金屬物品收攏在一起放在遠(yuǎn)處，而自己應(yīng)坐在地上或凹坑中；雷雨時(shí)不要打電話和接觸自來水管；雷擊經(jīng)常發(fā)生在水位高和特別潮濕的地方；地下水出口和金屬管較集中交叉點(diǎn)易于落雷；鐵路集中樞鈕、鐵路終端和高壓線路的轉(zhuǎn)角處容易落雷；天線、旗桿、鐵扶梯、屋頂金屬欄桿及大樹也容易落雷等。

這一系列防雷擊方法雖然有效，但都是在雷電發(fā)生之后才采取的。能否在雷電發(fā)生前就采取必要的對策呢？

雷電預(yù)報(bào)

近年來，美國科學(xué)家發(fā)明了一種預(yù)報(bào)雷電的研究系統(tǒng)。研究系統(tǒng)在美國設(shè)有8個(gè)站臺(tái)，每一個(gè)站臺(tái)有一部大的天線和無線電接收機(jī)，還有一架小的計(jì)算機(jī)，所有的計(jì)算機(jī)都和紐約州的大計(jì)算機(jī)相連。各預(yù)報(bào)站使用天線和無線電來收聽雷電轟擊地面時(shí)的聲音、計(jì)算機(jī)則記錄下雷電轟擊的地點(diǎn)。每個(gè)站臺(tái)對它周圍地區(qū)所發(fā)生的雷電加以分析，然后匯報(bào)給中心站。中心站的大計(jì)算機(jī)再匯總各站臺(tái)的情報(bào)，繪制天氣圖，標(biāo)出雷電發(fā)生的位置。人們可以利用這個(gè)天氣圖，事先避開危險(xiǎn)的雷電區(qū)。

最近，法國富蘭克林雷雨氣象公司也研制成功了一套預(yù)報(bào)雷電的系統(tǒng)裝置，從而使法國成為世界上第二個(gè)可以在雷擊出現(xiàn)前幾小時(shí)就能發(fā)出預(yù)報(bào)的國家，雷電預(yù)報(bào)的范圍在1～3公里。

這個(gè)雷電預(yù)報(bào)系統(tǒng)，用一種很靈敏的傳感器去探測閃電發(fā)出的電磁光。傳感器里有一臺(tái)計(jì)算機(jī)，可以分析接收到的閃電波，排除其中的“聲音”，只錄下閃電中各種弧光特有的符號(hào)信息。每臺(tái)傳感器可以收到800公里遠(yuǎn)處的閃電波。分別放置在各地的傳感器，它會(huì)把接收到的信息，通過空間資料中轉(zhuǎn)網(wǎng)自動(dòng)傳送到設(shè)在巴黎的一個(gè)計(jì)算中心。在那里，經(jīng)過對閃電波幅、它們的入射角、偏振的分析、測算、對照和處理，了解每次雷擊放電的特點(diǎn)，確定其地點(diǎn)、時(shí)間、波幅、弧度等等。然后，再經(jīng)過對聲響力度和向量的測算，確定該地區(qū)上空雷雨面的軌線，這樣就可以在打雷前幾小時(shí)發(fā)出雷擊點(diǎn)的預(yù)報(bào)。