轟隆隆,打雷了。雷聲如潮涌,閃電如鞭舞,震撼著大地。每一次電閃雷鳴都是天地之間的對話,是自然力量的怒吼。過去的人們遇到無法解釋的自然現(xiàn)象,就將其圖騰化,于是打雷閃電產(chǎn)生了對雷公電母崇拜且敬畏的原始見解,并引發(fā)了人們對雷電現(xiàn)象的關(guān)注和研究。過去,由于科學(xué)水平的限制,雷擊常常給建筑物帶來巨大的威脅,甚至引發(fā)火災(zāi)。后來,人們憑借對自然的觀察和理解,琢磨出了一系列避雷方法。
大地的自我保護術(shù)—自然消雷
自然消雷是一種利用自然環(huán)境和物理原理減少雷電對建筑物和人類產(chǎn)生危害的方法。高大的樹木、偉岸的山丘、潮濕的土壤、潺潺的水流都可以將雷電所帶來的部分電荷進(jìn)行釋放,從而降低該區(qū)域建筑發(fā)生雷擊的概率。
游戲《黑神話:悟空》的取景地之一——山西省朔州市佛宮寺釋迦塔,又稱應(yīng)縣木塔,建于公元1056年,歷經(jīng)近千年風(fēng)雨,依舊屹立不倒。這座世界上最高的木塔沒有被雷擊的記載,但是應(yīng)縣木塔周邊的雷擊事件屢見不鮮。該塔塔基四周7米深的夯土層極為干燥,絕緣性強,所處地理環(huán)境的土壤電阻率較大。應(yīng)縣木塔不遠(yuǎn)處有一水塘,相比干燥的木塔更容易積累電荷。木塔所在的環(huán)境是木塔免遭雷擊的主要原因。
實際上,大多數(shù)古建筑選址居高面南,前臨溪谷、大?;虻偷?,后有丘陵、大山或高地。這樣的環(huán)境既有陽光直射,又有微風(fēng)吹拂,建筑物可以保持干燥,免受潮氣侵襲。三面環(huán)山也是古建筑的選址佳處,因為高山樹木可以有效消除部分電荷。古人將建筑與生態(tài)環(huán)境相結(jié)合,巧妙地避免了雷擊問題。
著名的佛教圣地五臺山,其古建筑在近兩千年的歷史中也極少遭受雷擊,這也體現(xiàn)了古人選址的智慧。五臺山的建筑多數(shù)坐落在山腰或山底較高的地方,背靠崇山峻嶺,建筑前面的寬廣地帶有河水或小溪川流而過。雷電天氣時,山上的建筑處于一個弱電場區(qū),仿佛置身于一個金鐘罩內(nèi),極大限度地避免了雷電的侵襲。
隱形的“防護罩”—絕緣避雷
絕緣避雷是指給被保護的建筑上安裝電阻很大而耐壓很高的絕緣物,以避免雷電襲擊或降低雷擊概率。因為雷電一定會通過電阻最小的通道入地。
如應(yīng)縣木塔不僅借用了自然消雷的方法,在建塔之初也充分利用了絕緣避雷機制。木塔沿用北方傳統(tǒng)建房規(guī)則,采取干打壘的方法,塔基灌的夯(hāng)土是干皴(cūn)的黃土——干燥的土壤具有良好的絕緣性能。
另外,被譽為“斗拱博物館”的應(yīng)縣木塔全塔采用木質(zhì)結(jié)構(gòu),靠木構(gòu)件卯(mǎo)榫(sǔn)咬合而成,沒有用一根釘子建到了65米多高,相當(dāng)于現(xiàn)在的二十三層高樓。木構(gòu)建筑的電阻率較高,也有利于塔身的避雷。
可見,當(dāng)時人們已初步認(rèn)識到建筑材料中的絕緣體,而且建塔的木材或金屬構(gòu)件大都用桐油及油漆涂抹,一方面使材料不易受潮,保持干燥,另一方面也起到了一定的絕緣作用。
正是這些精湛技藝和科學(xué)原理的巧妙結(jié)合,成就了應(yīng)縣木塔的千年不倒,晨鐘暮鼓。
勇敢無畏的“雷電使者”—本體引雷
本體引雷也是最常用的防雷方法之一。以建筑物為導(dǎo)體,聚集大量電荷,形成導(dǎo)電通道,使雷電的能量能夠被安全地引導(dǎo)到地面,保護建筑物不受損。
此類建筑以道觀、寺廟居多,其顯著特點是具有鎏金銅瓦覆蓋的屋頂。湖北省武當(dāng)山天柱峰的金殿,建于1416年,銅鑄結(jié)構(gòu),外鎏赤金。金殿地處山巔,是一座龐大的導(dǎo)電體。武當(dāng)山重巒疊嶂,受熱不均,氣候多變,異?;靵y的風(fēng)向使云層之間摩擦頻繁而帶著大量電荷,很多帶電積雨云向金殿運動,當(dāng)?shù)竭_(dá)一定距離時,云層與金殿屋頂上的尖角之間形成巨大電位差,使得空氣電離并產(chǎn)生電弧,即閃電。同時,強大的電弧使周圍的空氣劇烈膨脹產(chǎn)生爆炸,電弧便發(fā)生變形而形成火球,并發(fā)出雷鳴。于是就產(chǎn)生了“雷火煉殿”這一武當(dāng)山金殿奇觀。金屬屋頂本身起到了避雷針接閃器的作用。
許多木塔頂部的塔剎是金屬做的,但從塔剎到地面,通常沒有導(dǎo)體連通,可見塔剎并不是現(xiàn)代避雷針式的設(shè)施。但這種塔剎在雷電場中可以產(chǎn)生較強的電流,通過放電與雷電場中的電荷相對作用,從而中和電荷,起到消雷的作用。不少文獻(xiàn)記錄了雷雨天可見塔尖閃光的現(xiàn)象,極有可能是塔剎的放電現(xiàn)象。
小身材大作用—裝置防雷
裝置防雷就是古代版的“避雷針”,高于被保護物,與大地直接相連。當(dāng)積雨云接近時,它與雷云間的電場強度最大,可將雷云放電通路吸引到自身,再經(jīng)接地裝置把雷電安全導(dǎo)入大地,保護建筑免受雷擊。
湖南省岳陽市的古塔慈氏塔就自帶“避雷針”。古代寶塔的頂端通常是由金屬制成的塔尖,為保持塔的穩(wěn)定,塔尖四周還會掛上幾根鐵鏈來增加塔身重量,穩(wěn)定重心。與眾不同的是,慈氏塔塔尖上的8根鐵鏈直達(dá)地面,恰好構(gòu)成了類似避雷針和接閃桿的結(jié)構(gòu)。
還有一種防雷方法就是利用建筑屋頂上正脊兩端的鴟(chī)吻來免受雷電侵襲。通常古建筑屋頂兩端的鴟吻為整個建筑最高的凸起物,相對容易被雷電擊中。它們一般是琉璃或陶制的,即使遭到雷擊,也不易引起火災(zāi),因此,使建筑受到雷擊危害變小。
古代避雷措施雖不及現(xiàn)代科技精密,但它們蘊含著先人的智慧與對自然的敬畏之心。從高聳的避雷塔到巧妙布局的引雷系統(tǒng),每一處設(shè)計都透露著古人對雷電規(guī)律的深刻洞察與利用。這些古樸有效的防雷措施,不僅保護了珍貴的文化遺產(chǎn)免遭雷擊之災(zāi),更為后世防雷技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。這些古代建筑如同沉默的見證者——勤勞、智慧、勇敢的古代勞動人民將嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)融入到質(zhì)樸的生活,雖歷經(jīng)千年風(fēng)雨雷電,這些古建筑依然屹立在中國大地上。