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(gè)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(xiàn)實(shí)中，科學(xué)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(dá)指定地點(diǎn)，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(xiàn)的。傳說中的雷公、電母自然是不存在的，下雨天會(huì)出現(xiàn)雷電是因?yàn)檫@時(shí)候天上出現(xiàn)了兩個(gè)派別的云，一個(gè)派別帶正電荷，另一個(gè)派別帶負(fù)電荷。這兩個(gè)派別的云在風(fēng)的作用下相遇時(shí)會(huì)出現(xiàn)放電現(xiàn)象，這就是我們平時(shí)看到的雷電。云層在放電的同時(shí)還會(huì)放出大量熱量，這些熱量導(dǎo)致周圍氣溫急速上升，氣體迅速膨脹。這些氣體在快速移動(dòng)的過程中會(huì)產(chǎn)生極大的沖擊力，并發(fā)出巨大的聲響，這就是我們聽到的雷聲。

現(xiàn)實(shí)版雷神之錘

講完了雷電的產(chǎn)生，咱們重點(diǎn)來說說人工引雷。所謂人工引雷，簡(jiǎn)單來說，就是制造一把現(xiàn)實(shí)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(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)。當(dāng)然，現(xiàn)實(shí)中用來召喚雷電的不是一把大錘子，而是由引雷火箭等設(shè)備構(gòu)成的一套引雷裝置。在雷雨天，引雷火箭會(huì)拖著金屬導(dǎo)線快速上升，當(dāng)上升到一定高度時(shí)，就會(huì)把雷電召喚出來，并讓這些雷電沿著金屬導(dǎo)線直線而下。這些雷電會(huì)在空中留下一道閃亮的光柱，遠(yuǎn)遠(yuǎn)看去，就像是一根立在天地之間的定海神針。

人工引雷現(xiàn)場(chǎng)

知識(shí)補(bǔ)?。焊惶m克林徒手引雷？

說起引雷，相信不少人會(huì)想到富蘭克林放風(fēng)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(guó)著名科學(xué)家富蘭克林在室外放飛了一個(gè)風(fēng)箏，并在風(fēng)箏線的末端系了一把銅鑰匙。在大風(fēng)的作用下，風(fēng)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(gè)故事雖然聽起來有理有據(jù)，卻不可能是真的。雷電出現(xiàn)時(shí)釋放的電流很強(qiáng)，能達(dá)到幾十千安甚至上百千安，這么強(qiáng)的電流通過人體，人體內(nèi)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(jiǎn)單

發(fā)射一個(gè)火箭就能召喚出雷電，如此簡(jiǎn)單，豈不是每個(gè)人都有做雷神的潛質(zhì)。看起來確實(shí)如此，但如果真正操作起來，你會(huì)發(fā)現(xiàn)召喚雷電遠(yuǎn)沒有想象中的那么簡(jiǎn)單。

首先，引雷不是一個(gè)火箭就能搞定，還需要各種地面設(shè)備配合。在選定地點(diǎn)后，試驗(yàn)人員通常需要忙碌好多天架設(shè)各種引雷設(shè)備。另外，對(duì)火箭和拖拽的金屬導(dǎo)線也有要求。金屬導(dǎo)線既要身材纖細(xì)，減少火箭負(fù)擔(dān)，又要有足夠的抗拉強(qiáng)度，不能被輕易拉斷?；鸺齽t要保持一個(gè)恰當(dāng)?shù)纳仙俣龋仙烊菀装呀饘賹?dǎo)線拉斷，上升太慢又很難引發(fā)雷電。其次，空中電場(chǎng)情況難估測(cè)，并不是任何時(shí)間都能引發(fā)雷電。一般來說，空中的電場(chǎng)強(qiáng)度要達(dá)到每米百千伏的量級(jí)才能發(fā)生放電，現(xiàn)有手段無法直接探測(cè)云中的電荷和空中的電場(chǎng)強(qiáng)度，只能通過測(cè)量地面的電場(chǎng)強(qiáng)度來推測(cè)空中的電場(chǎng)情況。然而，受地面設(shè)備、地形、降水等因素的影響，試驗(yàn)人員很難準(zhǔn)確估測(cè)空中的電場(chǎng)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(qiáng)，人工引雷必須做好安全防護(hù)，在發(fā)射火箭進(jìn)行人工引雷階段，所有試驗(yàn)人員必須待在一個(gè)牢固可靠、有良好的屏蔽和接地的金屬方艙內(nèi)，嚴(yán)格遵守規(guī)章制度和操作規(guī)范，不能有半點(diǎn)馬虎。

此外，火箭的質(zhì)量、發(fā)射的時(shí)機(jī)、發(fā)射過程中有無自然雷電等因素都會(huì)影響人工引雷的成功率，想要成功召喚雷電真的沒那么簡(jiǎn)單。

人工引雷裝置的現(xiàn)場(chǎng)照

為何要人工引雷

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

可理想很美好，現(xiàn)實(shí)卻很無奈。我們對(duì)雷電的關(guān)注幾乎都集中在雷電產(chǎn)生的電流強(qiáng)這一點(diǎn)上，卻忽略了雷電持續(xù)的時(shí)間往往非常短，一般只能持續(xù)數(shù)十微秒。在這么短的時(shí)間內(nèi)，雷電實(shí)際能夠產(chǎn)生的能量遠(yuǎn)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(xiàn)，但它們分布于世界各地。再加上雷電出現(xiàn)的時(shí)間不固定、對(duì)收集設(shè)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(fēng)能一樣的清潔能源，目前還不現(xiàn)實(shí)。

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(fèi)周章地召喚雷電呢？答案是用于科學(xué)研究。所謂知己知彼，百戰(zhàn)不殆。通過對(duì)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(jìn)的避雷裝置，降低雷電災(zāi)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(fā)揮重要作用，很值得期待。

人工引雷，我們是認(rèn)真的

這么有前途的技術(shù)，我國(guó)自然不會(huì)錯(cuò)過。其實(shí)，早在20 世紀(jì)80 年代，在老一輩科學(xué)家的帶領(lǐng)下，科研人員就開始召喚雷電了。經(jīng)過30 多年的發(fā)展，我國(guó)在人工引雷方面取得了很大的進(jìn)步，不僅有了專用的引雷試驗(yàn)場(chǎng)、引雷火箭等，隨著經(jīng)驗(yàn)的積累和探測(cè)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(guó)、法國(guó)、美國(guó)等在內(nèi)的幾個(gè)國(guó)家掌握了人工引雷技術(shù)。毫無疑問，我國(guó)在這項(xiàng)技術(shù)上已經(jīng)走在了世界前列。相信隨著技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)這種殺傷力極大的自然現(xiàn)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(hù)小貼士

當(dāng)然，在雷電被更好地控制之前，我們對(duì)它還得采取一些防護(hù)措施。雷電一般比較青睞單獨(dú)的高建筑，所以出現(xiàn)雷雨天的時(shí)候，如果你在室外，要盡快躲到有避雷設(shè)施的建筑物、汽車、山洞等地，遠(yuǎn)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(dú)突顯出來的它們也容易成為雷電攻擊的對(duì)象。如果你的周圍沒有建筑物，就趕快找個(gè)地勢(shì)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(biāo)。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(shí)你在室內(nèi)，就要盡量做到把雷電拒之門外。關(guān)閉窗戶，防止雷電從窗戶進(jìn)來；不使用太陽能熱水器，以免雷電順著管道進(jìn)來；關(guān)閉室內(nèi)的電磁設(shè)備，它們同樣有可能引來雷電；盡量遠(yuǎn)離窗口，不接觸窗戶的金屬護(hù)欄，不給雷電可乘之機(jī)。

需要說明一點(diǎn)，出現(xiàn)在自然界的雷電盡管破壞力很大，但它們對(duì)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(jī)分子的出現(xiàn)就有雷電的功勞，它們?yōu)樯钠鹪醋鞒隽素暙I(xiàn)；其次，雷電出現(xiàn)時(shí)，會(huì)把空氣中的一部分氧氣變成臭氧，而臭氧對(duì)空氣有殺菌、消毒的作用，雷電也算是間接做了個(gè)清潔衛(wèi)士；最后，雷電還能讓大氣中產(chǎn)生天然氮肥，這些氮肥會(huì)讓土壤變得更肥沃。

知識(shí)補(bǔ)丁：神出鬼沒的球狀閃電

在雷電大家族中有一個(gè)非常神秘的成員，它的名字叫球狀閃電。因?yàn)樯硎郎衩?，科幻作家劉慈欣還以它為主角寫了一部長(zhǎng)篇小說。

球狀閃電打破了我們對(duì)雷電的常規(guī)認(rèn)識(shí)。比如，它沒有常規(guī)雷電的纖細(xì)身材。球狀閃電的身體呈圓球形，大小不定，有時(shí)候只比拳頭大一點(diǎn)，有時(shí)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(shí)還會(huì)呈現(xiàn)紫色、藍(lán)色、亮白色等光環(huán)。它不會(huì)像常規(guī)雷電那樣閃現(xiàn)，通?？删S持?jǐn)?shù)秒，有時(shí)甚至可以存在1～2 分鐘。如果球狀閃電不是經(jīng)常在雷雨天出現(xiàn)，恐怕雷電家族都不會(huì)承認(rèn)它的身份。

除了跟常規(guī)雷電有明顯區(qū)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(shí)候就出現(xiàn)在了你的視野里，然后又消失不見。其次，球狀閃電行動(dòng)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(fēng)前進(jìn)，也可能逆風(fēng)而行；可能水平移動(dòng)，也可能上下竄動(dòng)，總之毫無規(guī)律可言。最后，球狀閃電的破壞力也是未知的，有時(shí)候會(huì)悄悄消失，就好像從未出現(xiàn)過；有時(shí)候卻會(huì)發(fā)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?yàn)榍驙铋W電極為罕見且難以捕捉，目前科學(xué)家對(duì)它的研究還很有限。可以說，現(xiàn)在的球狀閃電在大家眼里依舊是謎一般的存在。當(dāng)然，球狀閃電的身世不可能一直這么神秘，人們現(xiàn)在已經(jīng)能召喚雷電了，隨著科技的發(fā)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。