2011-07-27 03:40:54 來源:
北京日報(北京)
2010年7月到8月，中科院大氣物理研究所利用新一代引雷火箭在山東沾化縣成功開展人工引發(fā)雷電實驗。
7月23日晚，因動車遭雷擊失去動力導致后車追尾，造成了震驚全國的溫州動車相撞事故。在全力搶救傷員、積極調(diào)查事故原因的同時，很多人也對雷電的危害有了更加痛切的認識。
有些對前沿科技略有了解的讀者提出這樣的問題：可以人工消雹和增雨了，聽說現(xiàn)在也有一種人工引雷技術(shù)，它能幫助實現(xiàn)人工消雷的目標嗎？
最初是為研究雷電性質(zhì)
人工引雷最早是研究雷電領(lǐng)域的一種技術(shù)或手段。所謂人工引雷，指的是在雷暴環(huán)境下利用一定的裝置和設施，人為在某一指定點觸發(fā)閃電，并把閃電引到預知位置進行科學試驗。
“由于自然閃電發(fā)生的隨機性非常大，不知道它什么時候在哪個地方會發(fā)生。這也使雷電研究受到阻礙，因為不知道如何去觀測它。”中國氣象科學研究院大氣探測研究所所長張義軍表示，早期，人們主要還是在雷電的多發(fā)區(qū)或者在高大的建筑物等待自然雷電發(fā)生，這種對雷電的認識方法極其有限。
后來，人們發(fā)明了一種技術(shù)就是人工引雷，即在雷暴條件比較成熟的情況下，向空中發(fā)射一個帶金屬絲的小火箭，這個金屬絲在向上發(fā)展過程中，會誘導形成一個雷電，這個雷電就會沿著這個導線打到地面上，這樣我們就可以有針對性地研究雷電。
美國1967年在海上首次引雷成功，陸地上首次成功的人工引發(fā)雷電于1973年在法國實現(xiàn)。上世紀80年代開始，我國著手進行人工引雷實驗。
“目前,世界上也只有法國、美國、日本、巴西和中國掌握了人工引雷技術(shù)。” 張義軍說。
試驗有利于更好地防雷
張義軍介紹說：“由于人工引雷能提供最接近真實的自然雷電模擬源，可對雷電形成機理及防雷效果進行檢驗，結(jié)果更為可靠。可以通過這樣一個技術(shù)或者手段，了解閃電本身是怎么發(fā)生、發(fā)展的，進行有針對性的觀測，獲取一些很重要的參量，這些參量在雷電的防護設計中至關(guān)重要。”
自然界中閃電發(fā)生的時間和地點都很隨機，而人工觸發(fā)閃電可以預知發(fā)生的時間和地點，因此，我們可以用人工引雷技術(shù)和手段來檢驗防雷技術(shù)和防雷的裝置、器械是不是符合要求，能不能達到理想的雷電防護程度。
全國各地目前都已經(jīng)建立了雷電監(jiān)測網(wǎng)，形成區(qū)域性雷電監(jiān)測、預報、預警和研究系統(tǒng)。張義軍稱，開展野外雷電試驗，目的就是為我國雷電監(jiān)測、預警預報和防護技術(shù)研究與開發(fā)提供必要的基礎平臺，為我國雷電業(yè)務的發(fā)展提供更加科學的技術(shù)支撐，以提高我國雷電災害防御能力。
激光誘雷一旦成功將有重要價值
事實上，利用人工引雷技術(shù)可以將雷電引到安全區(qū)，但首先要解決的問題是提高引雷的成功率。據(jù)介紹，國內(nèi)外目前的引雷成功率水平在60%左右。
張義軍表示，“這需要進一步研究確認閃電產(chǎn)生的條件，包括電場、電荷或其他有關(guān)的空間條件。同時，要準確探測空中電場強度及其演變特性，由于近地面空間電荷層的屏蔽作用，僅靠地面電場的測量是難以了解空間電場特性的，這樣的引雷必然具有一定的盲目性。”
目前，人工引雷技術(shù)采用的火箭導線引雷技術(shù)。由于火箭引雷存在一定的安全隱患，除了火箭本身的不安全性外，導線也可能有隱患，一旦引雷不成功，導線落下后會威脅周圍設施安全，因而現(xiàn)在有一些研究小組在開發(fā)不用導線的人工引雷技術(shù)。
盡管曾經(jīng)試驗過其他人工引雷手段，如向雷暴云噴射火焰或高壓水柱以及激光誘雷等，但是均未取得真正意義上的成功。特別是激光誘雷，曾進行過大量室內(nèi)實驗，并產(chǎn)生數(shù)米長的激光誘導放電，但在進行野外實驗時并未獲得確認的激光誘發(fā)雷電。激光誘雷涉及諸多理論和技術(shù)問題，仍是今后值得深入探討和研究的課題，一旦獲得成功，將具有重要的科學意義和實用價值。
人工消雷、利用雷電還只是幻想
提及人工引雷，有人可能會大膽猜想，能不能控制雷電后再利用雷電的能量，或者進行人工消雷？對此，中國科學院大氣物理研究所研究員郄秀書表示，人工引雷技術(shù)的發(fā)展的確使得人類控制雷電、利用雷電的設想部分變成了現(xiàn)實。但是要想真正利用雷電能量或者通過人工引雷來影響雷暴發(fā)展，還是存在很多問題。
她分析說，雷暴是一個能量巨大又不斷發(fā)展的天氣過程，不會因為一個人工雷電就改變整個雷暴的發(fā)展，事實上一個雷電也減少不了多少能量。所以，在一定程度上影響雷電的發(fā)生是可以的，但是要想通過人工引雷來影響雷暴的能量還難有實質(zhì)性的突破。
不過，已經(jīng)有實驗表明，人工引發(fā)雷電對雷暴電場和云物理過程有一定的影響，這使得人工引雷有可能成為人工影響天氣的一個有效手段。也許未來對雷電的防護，可以通過發(fā)射火箭將雷電的破壞力引導到指定位置并加以釋放。
另外，也常有人設想：雷電的出現(xiàn)會帶來巨大的能量，能否利用人工引雷把雷電的能量儲存起來被人類利用？郄秀書稱，事實上雷電的能量并不像人們預期的那樣大。雷電的瞬時能量，也就是峰值功率是很大的，但因為雷電持續(xù)的時間很短，所以總的能量并不是很強。因此至少在現(xiàn)階段，雷電能量利用的意義并不是很大。
題圖：7月24日19時許，浙江杭州市城隍閣上空雷電交加。/圖
延伸閱讀
雷電也會立功
雷電災害經(jīng)常導致人員傷亡，還可能導致建筑物、供配電系統(tǒng)、通信設備、民用電器的損壞，引起森林火災，倉儲、煉油廠、油田等燃燒甚至爆炸，造成重大的經(jīng)濟損失。
但是，任何事物都是一分為二的。雷電也有功績，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。
第一，可制造化肥。雷電過程離不了閃電，閃電的溫度是極高的，還造成高電壓。在高溫、高電壓條件下，空氣分子會發(fā)生電離，等它們重新結(jié)合時，其中的氮和氧就會化合為亞硝酸鹽和硝酸鹽分子，并溶解在雨水中降落地面，成為天然氮肥。據(jù)測算，全球每年僅因雷電落到地面的氮肥就有四億噸。
第二，雷電還能促進生物生長。雷電在發(fā)生時，地面和天空間電場強度可達到每厘米萬伏以上。受這樣強大的電位差的影響，植物的光合作用和呼吸作用增強，因此，雷雨后一兩天內(nèi)植物生長和新陳代謝特別旺盛。例如，有人用閃電刺激作物，發(fā)現(xiàn)豌豆提早分枝，而且分枝數(shù)目增多。
第三，雷電能制造負氧離子。負氧離子又稱空氣維生素，可以起到消毒殺菌、凈化空氣的作用。在雷雨后，空氣中高濃度的負氧離子，使得空氣格外清新，人們感覺心曠神怡。
生活常識
如何有效防避雷電？
●不要在山頂或者高丘地帶停留，不能在大樹下、電線桿附近躲避，也不要行走或站立在空曠的田野里，應盡快躲在低洼處蹲下來，兩腳并攏。
●不要用金屬柄雨傘，摘下金屬架眼鏡、手表、褲帶等，若是騎車要盡快離開自行車，亦應遠離其它金屬制物體。不要在空曠地方打手機。
●靠近河湖池沼以及潮濕地區(qū)是雷擊事故多發(fā)區(qū)。在雷雨天氣，不要去江、河、湖邊游泳、劃船、垂釣等。
●應立即關(guān)掉室內(nèi)的電視機、收音機、音響、空調(diào)機等電器，以避免產(chǎn)生導電。此時，在房間的正中央較為安全，切忌停留在電燈正下面，忌依靠在柱子、墻壁邊、門窗邊，以避免在打雷時產(chǎn)生感應電而致意外。
●汽車也是最好的“避雷所”，一旦汽車被雷擊中，它們的金屬構(gòu)架會將閃電電流導入地下。
(本文來源：北京日報)
