美國國家航空和航天局供圖
閃電是自然界最美的景觀之一 ,但它也是人類所了解的最為致命的自然現(xiàn)象之一。閃電的溫度甚至超過
太陽表面,而且其沖擊波向各個(gè)方向傳播,足以證明閃電蘊(yùn)含著重要物理科學(xué)知識(shí)。
除了攝人心魄的美麗,閃電還以最神秘莫測一面展現(xiàn)出奇特的科學(xué):它的原理是什么?眾所周知,閃電由帶電的暴風(fēng)雨系統(tǒng)產(chǎn)生,但云層以何種方式帶電,仍難以捉摸。
本文將徹底研究閃電,讓您了解這一現(xiàn)象!
水循環(huán)是閃電中毫無神秘感的一面。為了徹底了解水循環(huán)的工作原理,我們必須首先理解蒸發(fā)和凝結(jié)的原理:
蒸發(fā)是液體吸收熱量,變成水蒸氣的過程。雨后的水坑可以很好地說明這一點(diǎn)。水坑為什么會(huì)變干?水坑中的水吸收了太陽和環(huán)境中的熱能,以水蒸氣的形式溜走了。討論蒸發(fā)時(shí),“溜走”這個(gè)詞用得很形象。液體受熱時(shí),分子會(huì)更加快速地移動(dòng)。有些分子的移動(dòng)速度非???,足以從液體表面分離出來,并以水蒸氣或氣體的形式帶走熱量。一旦擺脫液體的束縛,水蒸氣就開始升入大氣中。
凝結(jié)是水蒸氣或氣體失去熱量,變成液體的過程。熱傳遞都是從較高溫度向較低溫度傳遞的。冰箱就是利用這一原理來冷卻飲料和食物。它提供一個(gè)能夠吸收飲料和食物中的熱量的低溫環(huán)境,并以制冷循環(huán)的方式帶走熱量。從這個(gè)角度而言,大氣層對氣體和水蒸氣就像一個(gè)巨型冰箱。水蒸氣或氣體上升時(shí),周圍空氣的溫度越來越低。很快,大氣就開始搶走水蒸氣從“母”液體那里帶走的熱量。隨著水蒸氣上升到高度更高、溫度更低的空氣中,其損失的熱量足以使水蒸氣開始凝結(jié)并返回到液態(tài)。
現(xiàn)在讓我們將這兩個(gè)原理運(yùn)用到水循環(huán)中。
地面的水或水氣吸收太陽和周圍環(huán)境的熱量。在吸收了足夠的熱量后,某些液體分子便有足夠的能量從液體中脫離出去,并以水蒸氣的形式飄散到空氣中。在水蒸氣不斷上升的過程中,周圍空氣的溫度會(huì)變得越來越低。最終,水蒸氣的大部分熱量會(huì)散失到周圍的空氣中,從而使它再次變回液態(tài)。地球的萬有引力使液體“下落”到地面,從而完成整個(gè)循環(huán)過程。應(yīng)注意的是,如果周圍空氣的溫度足夠低,水蒸氣就會(huì)結(jié)冰形成雪晶或冰雹。同樣,萬有引力會(huì)吸引結(jié)冰的水蒸氣,使其返回地面。
在電閃雷鳴的暴風(fēng)雨中,暴風(fēng)云充滿電荷就像浮在空中的巨型電容。云層上半部分帶正電,下半部分帶負(fù)電??茖W(xué)界對于暴風(fēng)云如何獲得這些電荷尚未達(dá)成共識(shí),但以下說明可以提供一個(gè)看似合理的解釋。
電容
電容是一種電氣裝置,由通過絕緣介質(zhì)分開的兩個(gè)導(dǎo)電表面構(gòu)成。在導(dǎo)電表面上施加電壓時(shí),導(dǎo)電表面的電荷分離形成的電場可以存儲(chǔ)電能。
用一片塑料包裝紙隔開兩片鋁箔,您可以制成一個(gè)簡易電容。電容的質(zhì)量取決于這兩片鋁箔的大小、塑料紙的絕緣效果及厚度 ——兩片鋁箔靠得越近,電容質(zhì)量越高。一個(gè)好的大型電容能夠輕易存儲(chǔ)足以熔化螺絲刀的電能。
暴風(fēng)云就像一個(gè)巨型電容。云層的頂部和底部就好比是兩片鋁箔。云層這個(gè)電容,可以存儲(chǔ)大量的電能。
水循環(huán)過程中,水蒸氣蓄積在大氣中。蓄積的水蒸氣就是我們看到的云。有趣的是,云可以積聚數(shù)以百萬懸浮在空中的水滴和冰晶。隨著蒸發(fā)和凝結(jié)的不斷發(fā)生,這些水滴與隨高度上升而發(fā)生凝結(jié)的水蒸氣不斷碰撞。此外,上升的水蒸氣還可能與正在落向地面或者位于云層下部的冰晶或冰雹碰撞。這些碰撞的重要性在于,它會(huì)撞離上升水蒸氣中的電子,從而形成電荷分離。
新碰撞出來的電子聚集在云層底部,使云層底部帶上負(fù)電荷。剛剛失去電子且不斷上升的水蒸氣帶著正電荷到達(dá)云層頂部。除碰撞外,凝結(jié)同樣扮演著重要角色。上升的水蒸氣在云的上端遭遇低溫空氣而開始凝結(jié)時(shí),凝結(jié)部分帶負(fù)電荷,未凝結(jié)的水滴帶正電荷。此時(shí),上升氣流能夠移走冰層上帶正電荷的水滴,并把它們帶到云層頂部。其余的凝結(jié)部分則可能會(huì)下降至云層的底部,或者直接落到地面。在碰撞和凝結(jié)的共同作用下,我們應(yīng)該能夠理解暴風(fēng)云如何獲得發(fā)出閃電所需的強(qiáng)烈電荷分離。
如果云發(fā)生電荷分離,那么就會(huì)出現(xiàn)與分離關(guān)聯(lián)的電場。和云層一樣,電場的下部區(qū)域帶有負(fù)電荷,上部區(qū)域帶有正電荷。
電場的強(qiáng)度與云中積聚的電荷總量直接相關(guān)。由于碰撞和凝固持續(xù)發(fā)生,云層頂部和底部的電荷不斷增加,電場也隨之越來越強(qiáng)——實(shí)際上,這種電場的強(qiáng)度是如此之大,以至于地表電子在云層較低區(qū)域的強(qiáng)負(fù)電荷的作用下排斥到地表深處。這種電子排斥導(dǎo)致地表帶上極強(qiáng)的正電荷。
此時(shí)唯一需要的就是供負(fù)極云底接觸正極地表的導(dǎo)電通路。在一定程度上自己自足的強(qiáng)電場便能夠創(chuàng)建這條通路。
以下描述也是操作范德格拉夫起電機(jī)(VDG)時(shí)發(fā)生的真實(shí)情況。如果您渴望了解閃電,VDG絕對是最安全的方法,可以為您帶來數(shù)小時(shí)的快樂。
強(qiáng)電場導(dǎo)致云層周圍的空氣“崩解”,致使電流發(fā)生流動(dòng)以中和電荷分離。簡言之,空氣崩解形成一個(gè)連接云層和地面的短路通路,就好像有一根超長的金屬桿連接著云層和地面。以下是這種崩解的工作原理。
電場變強(qiáng),接近于每厘米數(shù)萬伏電壓時(shí),空氣開始崩解的時(shí)機(jī)就已成熟。電場使周圍的空氣分為陽離子和電子,即空氣發(fā)生離子化。請記住,離子化并不代表負(fù)電荷(電子)或正電荷(正原子核/陽離子)會(huì)比以前多。離子化只代表電子和陽離子的距離與兩者在原來的分子或
原子結(jié)構(gòu)中相隔更遠(yuǎn)。基本上講,電子已從非電離空氣的分子結(jié)構(gòu)中脫離出來。
這種分離/脫離過程的重要性在于,電子分離后可以更加輕易地自由移動(dòng)。因此這種電離空氣(亦稱為等離子)的導(dǎo)電性能比先前的非電離空氣強(qiáng)的多。恰好,電子自由移動(dòng)的能力正是材料是否是電流良導(dǎo)體的原因。人們通常將金屬看作由電子云包圍的帶正電的原子核,這使很多金屬成為電流的良導(dǎo)體。
這些電子具有極強(qiáng)的移動(dòng)性能,允許電流發(fā)生流動(dòng)。空氣或氣體通過離子化可以形成的等離子具有類似金屬的導(dǎo)電屬性。等離子是大自然用于中和電場中的電荷分離的工具。熟悉火的化學(xué)反應(yīng)的讀者應(yīng)該能夠回憶起氧化所起的關(guān)鍵作用。氧化是指原子或分子與氧氣結(jié)合時(shí)失去電子的過程。簡言之,原子或分子從較低正電勢轉(zhuǎn)變?yōu)檩^高正電勢。有趣的是,形成等離子的離子化過程,也是通過喪失電子而發(fā)生。通過這樣的比較,我們可以將離子化過程看作是為閃電通過空氣而“燒出的一條通路”,就像是在山脈中開鑿一條隧道,以便火車通過一樣。
離子化過程開始且形成等離子后,通道并非立即就會(huì)產(chǎn)生。事實(shí)上,通常云層會(huì)產(chǎn)生很多條單獨(dú)的電離空氣通路。這些通路通常稱作“先導(dǎo)閃電”。
美國國家航空和航天局供圖
先導(dǎo)閃電以階梯形式向地面?zhèn)鞑?,因此不?huì)形成通向地面的直線??諝庠谒蟹较虻碾婋x程度并不相同??諝庵械幕覊m或雜質(zhì)(任何物體)可能導(dǎo)致空氣在某個(gè)方向更易崩解,因而更有機(jī)會(huì)使先導(dǎo)閃電在該方向更快到達(dá)地面。此外,電場的形狀也會(huì)極大地影響電離通道,它的形狀取決于帶電粒子的位置。本例中,帶電粒子位于云層底部和地表,如果云層與地表平行,且該區(qū)域足夠小,可以忽略地球表面的弧度,則這兩個(gè)帶電位置會(huì)像兩個(gè)平行荷電板。電荷分離產(chǎn)生的力(電通)的作用線與云層及地面垂直。
通量線在向目標(biāo)(與電荷位置相反)移動(dòng)前,通常會(huì)垂直于電荷面?zhèn)鞑?。了解這一點(diǎn),我們就可以知道:如果云層的下表面并不筆直,那么產(chǎn)生的通量線也不會(huì)一致。嘗試以下實(shí)驗(yàn):在籃球的兩端畫兩點(diǎn)。然后在籃球上畫出一條連接這兩點(diǎn)的線。這條線的弧度與非均強(qiáng)電場中的通量線類似,缺少均強(qiáng)力會(huì)使先導(dǎo)閃電沿非直線通路到達(dá)地面。
考慮到這些可能性,我們明顯會(huì)發(fā)現(xiàn),很多因素都會(huì)影響先導(dǎo)閃電的方向。我們都知道,兩點(diǎn)之間直線距離最短,但在電場中,力線(通量線)可能并不遵從距離最短的直線,因?yàn)榫嚯x最短并非代表該通路的電阻最小。
因此可以說,帶電云產(chǎn)生不斷增長的先導(dǎo)閃電,并以階梯形式伸向地面。這些先導(dǎo)發(fā)出微微的淡紫色閃光,并且在原始先導(dǎo)彎曲或轉(zhuǎn)向的區(qū)域,可能會(huì)長出其他先導(dǎo)。先導(dǎo)開始后,無論是否是首先到達(dá)地面,它都會(huì)一直存在,直到電流開始流動(dòng)。先導(dǎo)通常有兩種發(fā)展可能:繼續(xù)在等離子不斷增加的階段繼續(xù)生長,或者以當(dāng)前的等離子狀態(tài)耐心等待,直到另一先導(dǎo)擊中目標(biāo)。
首先到達(dá)地面的先導(dǎo)獲得的成果就是提供了一個(gè)連接云層和地面的導(dǎo)電通路。這條先導(dǎo)并不是真正的閃電,它只是繪制了閃電將要遵循的路線。閃電是從云層突然移動(dòng)到地面的巨大電流。
在我們進(jìn)一步了解之前,必須考慮一下,地面和地面上的物體發(fā)生了什么。當(dāng)先導(dǎo)閃電靠近地面時(shí),地面上的物體開始對這種強(qiáng)電場作出回應(yīng)。物體向暴風(fēng)云“伸出”正流光,這些流光也呈淡紫色,并且邊緣銳利的物體上更為明顯。人體在受到類似暴風(fēng)云這樣強(qiáng)的電場時(shí),也的確會(huì)產(chǎn)生正流光。事實(shí)上,地面上的任何物體都可能發(fā)出流光。流光一旦形成,就不會(huì)繼續(xù)伸向暴風(fēng)云,連接兩者之間的空缺就是先導(dǎo)閃電向下閃擊的目的。流光在先導(dǎo)閃電靠近時(shí),向上伸展,靜靜等待。
隨后發(fā)生的實(shí)際就是先導(dǎo)閃電與流光的相遇。正如前文所述,先導(dǎo)閃電接觸到的流光并不一定就是最靠暴風(fēng)云的流光。即使附近有樹、燈桿或其他高大物體,閃電也極有可能擊中地面。原因就在于,先導(dǎo)閃電不會(huì)選擇筆直的通路。
先導(dǎo)閃電和流光相遇后,電離空氣(等離子)就完成了它的地面之旅,留下一條從云層到地面的導(dǎo)電通路。后者形成后,電流就會(huì)在地面和云層之間流動(dòng)。電流放電是試圖中和電荷分離的天然方式,我們這種電流放電時(shí)看到的閃光,并不是閃電,而是閃電的局部效應(yīng)。
只要有電流,就還會(huì)有與電流相關(guān)的熱。由于閃電閃擊時(shí)會(huì)有大量電流,因此也就會(huì)有大量的熱。事實(shí)上,一束閃電比太陽表面還熱,這種熱量就是我們所看到的耀眼的藍(lán)白色閃光的真正起因。
當(dāng)先導(dǎo)和流光相遇且電流流動(dòng)時(shí)(即閃擊時(shí)),閃電周圍的空氣變得極為熾熱。熱得實(shí)際上可以引起空氣爆炸,因?yàn)闊崃繉?dǎo)致空氣迅速膨脹,緊隨爆炸之后的就是我們熟知的雷聲。
雷聲是閃電通道輻射出的沖擊波。空氣受熱時(shí),會(huì)迅速膨脹,產(chǎn)生一種通過周圍空氣傳播的壓縮波。后者表現(xiàn)為聲波的形式,這并不代表雷聲是無害的。相反,如果您距離足夠近,就能感覺到?jīng)_擊波使周圍事物不斷震動(dòng)。切記,
核爆炸時(shí),最嚴(yán)重的破壞通常是由快速移動(dòng)的沖擊波的能量引起。實(shí)際上,閃電中形成雷聲的沖擊波最有可能損害建筑和人。越靠近閃電,這種危險(xiǎn)就越為顯著,因?yàn)槟抢锏臎_擊波更強(qiáng),但會(huì)隨著距離而逐漸減弱(減少)。物理學(xué)告訴我們,聲音的傳播速度比
光慢很多,所以我們先看到閃光,后聽到雷聲。聲音在空氣中大約每4.5秒傳播1.6公里,而光的傳播速度則達(dá)到驚人的每秒299000公里。
電閃雷鳴時(shí),您坐在車內(nèi)看到閃電所發(fā)出的閃光。首先會(huì)注意到的是:主閃擊的同時(shí),還會(huì)有很多其他的分支在發(fā)出閃光。隨后您會(huì)注意到主閃電又忽隱忽現(xiàn)了好幾次,事實(shí)上,您看到的分支其實(shí)就是與擊中目標(biāo)的先導(dǎo)相連的先導(dǎo)閃電。
美國國家海洋和大氣局圖片庫供圖,國家海洋和大氣局中心庫;航空航天研究室/電子設(shè)備研究實(shí)驗(yàn)所/國家強(qiáng)風(fēng)暴實(shí)驗(yàn)室(NSSL)
多次云地閃擊和云間閃擊
第一道閃電閃擊時(shí),電流開始流動(dòng),以試圖中和電荷分離。這就要求與其他先導(dǎo)閃電中的能量關(guān)聯(lián)的電流也流向地面。其他先導(dǎo)閃電中的電子,可自由移動(dòng)后,從先導(dǎo)流向閃擊通路。因此當(dāng)閃電閃擊時(shí),其他先導(dǎo)閃電提供電流并釋放與實(shí)際閃擊通路相同的發(fā)熱和發(fā)光特征。第一次閃擊發(fā)生后,通常會(huì)緊接著發(fā)生一系列的二次閃擊。這些閃擊只會(huì)沿主閃擊通路發(fā)生;其他先導(dǎo)閃電不參與這次放電。
實(shí)際上,我們看到的經(jīng)常并非是真正發(fā)生的,二次閃擊正是如此。主閃電很有可能會(huì)伴隨30到40個(gè)二次閃電。根據(jù)閃擊之間的延時(shí),我們看到的仿佛是一次持續(xù)很長時(shí)間的閃擊,或是一次主閃擊以及隨后主閃擊通路上發(fā)出的閃光。如果我們意識(shí)到,二次閃擊發(fā)生時(shí)可能主閃擊的閃光還未消失,那么出現(xiàn)這些情況也就不難理解了。因?yàn)?,很顯然這會(huì)導(dǎo)致觀察者認(rèn)為主閃擊的閃光時(shí)間比實(shí)際閃光時(shí)間長的多。基于同樣的原因,二次閃擊也可能在主閃電的閃光消失后發(fā)生,因而看起來就象主閃擊忽隱忽現(xiàn)一樣。
現(xiàn)在您了解閃電的原理了。令人驚訝的是整個(gè)過程,從開始離子化到閃電,連一秒鐘都不到。用來拍攝閃電的高速
攝像機(jī)實(shí)際只能用膠卷捕捉到正流光。如果您想在安全環(huán)境中觀察這一現(xiàn)象,可以制作一個(gè)范德格拉夫起電機(jī)并在暗室中運(yùn)行。當(dāng)您靠近起電機(jī)時(shí),手指就會(huì)發(fā)出像先導(dǎo)閃電或正流光一樣的淡紫色閃光。
云對地閃擊——前文已做論述
美國國家海洋和大氣局圖片庫供圖,國家海洋和大氣局中心庫;航空航天研究室/電子設(shè)備研究實(shí)驗(yàn)所/國家強(qiáng)風(fēng)暴實(shí)驗(yàn)室 (NSSL)
云對地閃擊
地對云閃擊——與云對地閃擊相同,只是通常由高大的地面物體向云層閃擊
美國國家航空航天局供圖
地對云閃擊
云間閃擊——其原理同樣與云對地閃擊相同,只是閃電從一個(gè)云層移動(dòng)到另一云層
美國國家海洋和大氣局圖片庫供圖,國家海洋和大氣局中心庫;航空航天研究室/電子設(shè)備研究實(shí)驗(yàn)所/國家強(qiáng)風(fēng)暴實(shí)驗(yàn)室(NSSL)
云間閃擊
閃電類型
正常閃電——前文已做論述 片狀閃電——反射在云層中的正常閃電 熱閃電——地平線附近由高云反射的閃電 球狀閃電——閃電形成一個(gè)緩慢移動(dòng)的球,在爆炸或熄滅前會(huì)燃燒所經(jīng)路線上的物體,這種自然現(xiàn)象稱為球狀閃電 紅色精靈——據(jù)報(bào)導(dǎo),這是一種發(fā)生在暴風(fēng)云上面的紅色爆炸,長度可達(dá)幾公里(朝著平流層) 藍(lán)色噴流——藍(lán)色的圓錐形爆炸,發(fā)生在暴風(fēng)云中心的上方,高速向上(朝著平流層)移動(dòng)
避雷針最初由本杰明·富蘭克林發(fā)明,其原理非常簡單——它就是連接屋頂?shù)募忸^金屬桿。桿的直徑可以為2厘米左右,它與直徑同樣約為2厘米左右的銅線或鋁線相連。線與埋在附近地下的導(dǎo)電網(wǎng)格相連。
避雷針的用途常遭人誤解。許多人以為避雷針可以“吸引”閃電,更好的說法是,避雷針提供通向地面的低阻通路,可以在發(fā)生閃電時(shí)傳導(dǎo)大量電流。如果閃電閃擊,該裝置會(huì)試圖將有害電流從建筑上帶走,安全地引向地面,這種裝置能夠處理閃電引起的巨大電流。如果閃電接觸的材料不是良導(dǎo)體,這種材料就會(huì)受到巨大的熱損傷。避雷針裝置是一種性能卓越的導(dǎo)體,因此能讓電流迅速流向地面,而不會(huì)引起任何熱損傷。
閃電閃擊時(shí)會(huì)“向四周跳躍”。這種“跳躍”與閃擊目標(biāo)相對于地面的電勢有關(guān)。閃電可能在擊中目標(biāo)后,“尋找”一個(gè)電阻最小的通道,方法就是跳到附近能夠提供通往地面的更好通道的物體。如果雷擊發(fā)生在避雷針系統(tǒng)附近,后者就是一個(gè)低電阻通道,能夠接收“跳躍”,在雷擊產(chǎn)生任何破壞前,將電流導(dǎo)向地面。
如您所見,避雷針的用途不是吸引閃電——它只是為了給雷電提供一個(gè)安全的落腳點(diǎn),這可能聽起來有點(diǎn)自找麻煩,但假如您了解避雷針只在發(fā)生閃電時(shí),或者發(fā)生閃電后的很短時(shí)間內(nèi)才起作用,您就不會(huì)再有這種感覺。無論是否存在避雷針系統(tǒng),閃電都會(huì)照舊發(fā)生。
如果您想保護(hù)的建筑位于平坦開闊的區(qū)域,通常需要制作一個(gè)采用高避雷針的閃電防護(hù)系統(tǒng),這種避雷針應(yīng)比該建筑物高。如果該區(qū)域正好處在強(qiáng)電場中,高避雷針會(huì)向上發(fā)出正流光,嘗試驅(qū)散電場。盡管避雷針并不一定總是傳導(dǎo)緊鄰區(qū)域釋放的閃電,但其幾率與建筑物相比確實(shí)要高很多。同樣,其目標(biāo)仍是提供在有可能受到雷擊的地區(qū)提供一條通往地面的低電阻通路,這種可能性源自于暴風(fēng)云產(chǎn)生的電場的強(qiáng)度。
目前,美國每年有1000多人遭受雷擊,其中超過100人因此死亡。閃電并非兒戲。
如果您身處戶外,困在暴風(fēng)雨中,一定要找到合適的避難所。切勿冒險(xiǎn)——閃電很可能將您當(dāng)作通往地面的通路。就像其他任何一種物體,建筑物或者汽車都是合適的避難所。如果沒有去處,千萬不要躲在樹下,樹會(huì)招來閃電。兩腳盡可能并攏,抱頭蹲下,越低越好,同時(shí)不要觸摸地面。
切勿躺在地上。閃電擊中地面后,電勢會(huì)以接觸點(diǎn)為中心向外逐漸擴(kuò)散。如果您的身體恰好處在該區(qū)域,電流就會(huì)流過您的身體。您絕不會(huì)希望發(fā)生這樣的事情,因?yàn)檫@會(huì)引起心搏停止,更不用說損傷和燒傷其他器官了。通過將身體盡可能靠近地面,縮小身體與地面的接觸面積,您就可以降低閃電造成損傷的可能性。閃電擊中您附近的區(qū)域時(shí),如果您保持這種姿勢,電流將更難流過您的身體。
如果您在室內(nèi),請遠(yuǎn)離
電話。如果您必須給別人打電話,應(yīng)使用
無繩電話或
手機(jī)。如果閃電擊中電話線,則電流會(huì)傳送到這條線連接的每部電話(如果您正拿著電話,很可能就會(huì)擊中您)。
遠(yuǎn)離水管裝置(浴盆、淋浴)。閃電可以擊中房屋,或者擊中房屋附近,從而將電荷傳給水管系統(tǒng)的金屬管道?,F(xiàn)在這種危險(xiǎn)沒有以前那么大,因?yàn)槿缃袷覂?nèi)水管系統(tǒng)通常都使用PVC(聚氯乙烯)材料。當(dāng)然,如果您不確定家里的管道是用什么材料做的,那么就等到雷雨天結(jié)束再碰。
本杰明·富蘭克林曾遭雷擊。
絕不可能!與大部分教科書的內(nèi)容相反,富蘭克林先生居然很幸運(yùn)地在實(shí)驗(yàn)中幸免于難。他看到的火花是風(fēng)箏和電鍵系統(tǒng)在強(qiáng)電場中的產(chǎn)物。如果閃電真的擊中了風(fēng)箏和電鍵,富蘭克林先生肯定會(huì)一命嗚呼。如今我們都知道,他的實(shí)驗(yàn)極端危險(xiǎn),絕對不能重做。
橡膠
輪胎能讓您躲在汽車中較為安全是因?yàn)樗鼈儾粚?dǎo)電。
答案并非如此。強(qiáng)電場中,橡膠輪胎實(shí)際上更能導(dǎo)電而不是絕緣。您在車中是安全的原因在于,閃電會(huì)沿汽車表面?zhèn)鞑?,然后通往地面。之所以?huì)發(fā)生這種情況,是因?yàn)槠嚲拖?a target="_blank" >法拉第籠。英國物理學(xué)邁克爾·法拉第發(fā)現(xiàn)金屬籠可以在高電勢放電擊中籠子時(shí),保護(hù)籠中的物體。金屬作為良導(dǎo)體,會(huì)引導(dǎo)電流在物體周圍傳播,并安全將電荷釋放到地面。如今這種保護(hù)方法廣泛用于保護(hù)電氣世界中對靜電敏感的集成電路。
暴風(fēng)雨發(fā)生時(shí),最高的物體通常會(huì)遭到閃電的閃擊。
越高的物體離云層越近,這沒錯(cuò),但正如前文討論的,閃電可以擊中距高物體很近的地面。較高的物體遭受閃擊的可能性更大,但就閃電本身而言,閃擊通道是無法預(yù)測的。
如果閃電襲擊供電線,電涌保護(hù)器會(huì)保護(hù)您的電氣設(shè)備(
電視機(jī)、
錄象機(jī)、
個(gè)人計(jì)算機(jī))。
絕不可能!
浪涌保護(hù)器為
電力公司的供電線路只提供功率驟增保護(hù),而不是閃電。若要真正防御閃電造成的損傷,就需要避雷器。避雷器使用氣隙,在低電勢,可以形成斷路,但在高電勢的情況下,它可以電離,從而傳導(dǎo)電流。如果閃電擊中您要保護(hù)的線路,氣隙會(huì)將電流安全傳導(dǎo)到地面。