齊天大圣的金箍棒來人間了?!

李慧

7月12日，中國科學(xué)院大氣物理研究所開展人工引雷試驗(yàn)，一枚火箭彈向高空發(fā)射出去，在接觸云層的瞬間，一根金色的光柱襲來，把天空都照亮成金黃色。網(wǎng)友們直呼，這畫面太美，仿佛齊天大圣的金箍棒來人間了！

雷電：天上“神仙打架”

我們平時(shí)看到的閃電大多為云中閃：正負(fù)電荷的碰撞好比“神仙大戰(zhàn)”，雖然激烈，但是不會(huì)對地面上的人和物造成危害。但是，如果不小心“劈”到地面上，就是云地閃了，它是雷擊事故的元兇。

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，電子、通信設(shè)備的廣泛應(yīng)用，雷擊及其強(qiáng)電磁輻射所造成的危害越來越嚴(yán)重。但人們對雷電發(fā)生機(jī)制、物理過程以及防護(hù)機(jī)理的認(rèn)識仍然不足，這就需要強(qiáng)化對雷電及雷擊過程的研究。雷電野外科學(xué)試驗(yàn)是認(rèn)識雷電發(fā)生、發(fā)展的物理過程及其致災(zāi)機(jī)理的重要途徑，也是開展真實(shí)雷電電磁環(huán)境下雷電防護(hù)技術(shù)測試的重要方式。

那么，雷電瞬間功率能有多大呢？據(jù)測算，閃電發(fā)生時(shí)，兩端平均電壓可以達(dá)到1000萬伏，功率可達(dá)10億千瓦。中國三峽水電站總裝機(jī)容量是2250萬千瓦，也就是說，雷電瞬間功率是三峽水電站的50倍左右。

引雷場面恍若科幻大片

人工引雷一般采用火箭拖曳導(dǎo)線的方式進(jìn)行。但并不是每一次人工引雷都能夠成功。想要成功進(jìn)行人工引雷試驗(yàn)，需要天時(shí)、地利、人和。

絕大部分雷電孕育于對流旺盛的雷暴云（發(fā)展到一定強(qiáng)度之后產(chǎn)生雷暴的積雨云）中，也就是“天時(shí)”。雷電發(fā)生前，雷暴云中會(huì)積聚大量電荷并形成不同極性的電荷區(qū)，使雷暴云與地面之間形成空中電磁場，這也是建立放電“通道”的先決條件。

中國氣象局雷電野外科學(xué)試驗(yàn)基地引雷試驗(yàn)現(xiàn)場（供圖/ 中國氣象科學(xué)研究院雷電研究團(tuán)隊(duì)）

所謂“地利”，是指一個(gè)大型引雷試驗(yàn)場地，并配備相應(yīng)設(shè)施。

一切就緒，引雷“主角”就要閃亮登場了——重約2千克、長約50厘米的小火箭，尾部拖曳著一根長長的鋼絲。

最后，當(dāng)引雷火箭發(fā)射裝置觸發(fā)后，火箭以190米/秒的速度飛向頭頂?shù)睦妆┰茀^(qū)。上升到200～400米高度時(shí)，火箭頭部在空中強(qiáng)電場的作用下，產(chǎn)生上行先導(dǎo)并快速抵達(dá)雷暴云。先導(dǎo)產(chǎn)生后，不需要再借助火箭的推力，便可以超高速直沖云霄，將雷電引下來。雷電順著預(yù)設(shè)的引雷路徑，形成直直的強(qiáng)光閃電返回地面，這就是刷屏網(wǎng)絡(luò)的金色光束。

人工引雷示意圖

雖然我們沒法人工干預(yù)雷暴，一次人工引雷試驗(yàn)?zāi)軌虿东@到的能量也不多，但雷電研究中仍有許多未解的奧秘需要去探索。比如雷電在云中的源頭、始發(fā)機(jī)制，雷電信息對災(zāi)害性天氣監(jiān)測預(yù)警的重要意義等。此外，人工引雷應(yīng)用前景也非常廣闊。目前，不少行業(yè)對雷電防護(hù)的需求巨大，例如電力、通信、能源、交通、石化、林草等部門。這都需要繼續(xù)開展人工引雷試驗(yàn)，并進(jìn)行更多、更精細(xì)化的測試工作，使雷電防護(hù)工作更加精細(xì)和有的放矢。

知識拓展

人工引雷會(huì)影響雷暴云的放電頻率嗎？

答案是否定的。

一次典型的雷暴過程會(huì)有上千次云地閃發(fā)生，云中閃數(shù)量會(huì)更多。而現(xiàn)階段大多數(shù)的雷暴過程，可實(shí)施的人工引雷次數(shù)在幾次到十幾次之間，所中和的電荷量相對于雷暴中電荷產(chǎn)生的能量，可以忽略不計(jì)。從這個(gè)角度來說，現(xiàn)階段靠引雷改變自然雷暴中閃電放電頻率幾乎不可能。

（責(zé)任編輯 / 高琳? 美術(shù)編輯 / 李子夜）