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2019 年 07 月 09 日 星期 放大 缩小 默认  
科普中国

你知道“人工引雷”吗

童童

  日前,一则“人工引雷”的视频在网上流传,视频中,伴着隆隆的雷声,雷电被直直地引向地面。据悉,这是中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室和中国气象局广州热带海洋气象研究所联合开展的2019年度野外雷电综合观测试验。那么,你知道什么是“人工引雷”吗?

  什么是“人工引雷”

  200多年前,本杰明·富兰克林曾用一只简陋的小风筝,成功地把“天电”从空中引下。而现在,风筝换成了小火箭。在雷暴条件比较成熟的情况下,向空中发射一个带金属丝的小火箭,在这个火箭携带金属丝向上行进过程中,使得闪电这种先导过程能够持续地发展,形成一个雷电,这个雷电就会沿着这个导线打到地面上,使本来随机发生的自然雷电在可控状态下进行,从而获得近距离研究雷电的机会。这就是人工引雷。

  由于人工引雷试验需要在自然雷暴的背景条件下开展,而广东处于华南区域,雷暴多发,为人工引雷提供了良好的自然条件。

  为什么要做“人工引雷”试验

  自然闪电具有高电压、大电流、强电磁辐射、尺度长等特征,很难进行模拟,同时由于其发生的随机性,很难开展近距离的综合观测,特别是自然闪电电流更是难以直接获取。而人工触发闪电是当前能够较为真实地模拟自然闪电的唯一手段,其发生位置确定、发生时间可预知,可以直接获取其电流、电磁场等关键特征参量,所产生的强电磁环境与自然地闪后续回击没有差异,因此可以基于人工触发闪电开展很多科学试验,例如雷击过程及其机理的研究、新型雷电探测技术的研发与测试以及雷电防护技术的测试等。

  据中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验相关负责人介绍,今年是连续第14年开展“人工引雷”试验,迄今已成功引雷170余次,极大地丰富了雷电物理、雷电防护、探测等理论和技术研究需要的第一手观测资料。

  引下来的雷电可以被应用吗

  雷电给人的感觉能量超强,但其实一次雷电所释放的能量并没有想象中大。一次典型的地闪释放的能量也就够5个100W的灯泡亮1个月左右,但由于雷电的瞬时性(持续时间很短),其能量是在非常短的时间内释放的,所以雷电的瞬时功率非常强。而且,雷电发生的时间和地点存在很大的随机性,在一个固定地点发生的雷击很有限,目前雷电能量的收集也缺乏相应的手段,所以还难以有效储存和利用闪电的能量。

  一次典型的雷暴过程会有几百到上千次云地闪电发生,云闪数量一般会更多,而人工引雷在一次雷暴过程中只有几次(最多10余次),相对于自然闪电,从数量上讲人工引雷可以忽略不计。从这个角度来看,引雷试验对自然雷暴生消演变的影响微乎其微。

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  云闪与地闪是什么

  雷电是伴有闪电和雷鸣的一种放电现象,主要分为云闪和地闪两大类,地闪会造成更多危害。闪电的发生与强对流云的发展密切联系,云内的第一个闪电几乎都是云闪,有些雷暴云中的闪电可能全部为云闪,因此,云闪的研究和探测工作具有重要意义。而地闪是云体对大地放电的一种现象,也是造成雷电灾害的主要雷种,对地面上的建筑物和人的危害最大。

  雷电天气主要集中在夏季,一般都伴随着暴雨等天气突变的情形,是云中电荷发生变化而引起的。如果是云中的正电荷对地放电称为正地闪,如果是云中的负电荷对地放电,称为负地闪。一般正地闪发生比例低,仅占全部地闪的10%以下,但是强度大,危害也大。

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