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雷電之舞,人工引雷有多壯觀?

李雷
原創(chuàng)
中科院生物學(xué)博士。擅長(zhǎng)生物、醫(yī)學(xué)、健康。年更新近300圖文
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喜歡看修仙小說(shuō)的童鞋們對(duì)渡劫肯定不陌生,甚至不少人幻想著哪天就可以渡劫飛升呢,特別是雷聲閃電密集的時(shí)候,大家就會(huì)開(kāi)玩笑的說(shuō)“又有道友在渡劫啊”。你還別說(shuō),前幾年中科院轟動(dòng)一時(shí)的人工引雷實(shí)驗(yàn),不正是現(xiàn)實(shí)版的人工“渡劫”嗎。不過(guò),為什么要人工引雷,人工引雷有什么意義?今天來(lái)和大家聊聊。


01,神奇的“天象”


不知道大家看到過(guò)這個(gè)精彩的天象沒(méi)?一根光柱從天而降,仿佛是外星人入侵的大片。

(網(wǎng)友發(fā)布的神奇天象)

現(xiàn)場(chǎng)十分的精彩,讓人仿佛看到了一場(chǎng)科幻大片

但這個(gè)不是特效,而是真實(shí)存在的,這就是人工引雷實(shí)驗(yàn)。是由中國(guó)氣象科學(xué)研究院災(zāi)害天氣國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室雷電研究團(tuán)隊(duì)大規(guī)模完成引雷實(shí)驗(yàn)。


02,為什么要人工引雷?


相信大家在讀書(shū)期間應(yīng)該了解過(guò)一個(gè)很經(jīng)典的故事,就是富蘭克林的風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)證明了雷電也是電。而人工引雷,顧名思義,人工引雷就是用人工的辦法去把雷電引下來(lái)。

本杰明·富蘭克林(Benjamin Franklin)是18世紀(jì)美國(guó)的實(shí)業(yè)家、科學(xué)家、社會(huì)活動(dòng)家、思想家、文學(xué)家和外交家。他是美國(guó)歷史上第一位享有國(guó)際聲譽(yù)的科學(xué)家和發(fā)明家。風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)是美國(guó)先賢本杰明·富蘭克林的一次關(guān)于雷電的實(shí)驗(yàn)。

1752年6月的一天,陰云密布,電閃雷鳴,一場(chǎng)暴風(fēng)雨就要來(lái)臨了。富蘭克林和他的兒子威廉一道,帶著上面裝有一個(gè)金屬桿的風(fēng)箏來(lái)到一個(gè)空曠地帶。富蘭克林高舉起風(fēng)箏,他的兒子則拉著風(fēng)箏線飛跑。由于風(fēng)大,風(fēng)箏很快就被放上高空。剎那,雷電交加,大雨傾盆。富蘭克林和他的兒子一道拉著風(fēng)箏線,父子倆焦急的期待著,此時(shí),剛好一道閃電從風(fēng)箏上掠過(guò),富蘭克林用手靠近風(fēng)箏上的鐵絲,立即掠過(guò)一種恐怖的麻木感。他抑制不住內(nèi)心的激動(dòng),大聲呼喊:“威廉,我被電擊了!成功了!成功了!我捉住‘天電’了??!”隨后,他又將風(fēng)箏線上的電引入萊頓瓶中?;氐郊依镆院螅惶m克林用雷電進(jìn)行了各種電學(xué)實(shí)驗(yàn),證明了天上的雷電與人工摩擦產(chǎn)生的電具有完全相同的性質(zhì)。富蘭克林關(guān)于天上和人間的電是同一種東西的想法,在他自己的這次實(shí)驗(yàn)中得到了光輝的證實(shí)。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)成為了經(jīng)典的科學(xué)驗(yàn)證猜想的例子。當(dāng)然,這其中也是曲折的,比如1753年,俄國(guó)著名電學(xué)家利赫曼為了驗(yàn)證富蘭克林的實(shí)驗(yàn),不幸被雷電擊死,這是做電實(shí)驗(yàn)的第一個(gè)犧牲者。

而風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)的成功,為我們生活帶來(lái)了一項(xiàng)巨大的改變,那就是——避雷針。避雷針的發(fā)明,使得我們的高大建筑物從此避開(kāi)了很多風(fēng)險(xiǎn),要不減少雷擊,即使被雷擊也不會(huì)因此而遭受巨大損失,也讓“雷擊是天怒人怨”的迷信說(shuō)法得到了破除。


03,人工引雷有什么意義?


中國(guó)是世界上除了法國(guó)、美國(guó)、日本和巴西等國(guó)之外的又一個(gè)人工引雷國(guó)家,填補(bǔ)了我國(guó)氣象部門(mén)在雷電電流測(cè)量方面的空白。

那么,而這次中國(guó)氣象科學(xué)研究院的實(shí)驗(yàn),究其本質(zhì)上,也是人工引雷實(shí)驗(yàn)。那么,為什么我們還要進(jìn)行人工引雷實(shí)驗(yàn)?zāi)兀?/p>

這就不得不說(shuō),我們對(duì)于大自然的了解,還是微乎其微,包括我們的氣象預(yù)報(bào),盡管現(xiàn)在已經(jīng)足夠精確了,但是還是經(jīng)常會(huì)出錯(cuò),引發(fā)了無(wú)數(shù)人的調(diào)侃。而對(duì)于雷電這種劇烈的天象,我們的研究就更少了。

一方面是因?yàn)槔纂娡薮?/strong>,且是瞬間放電現(xiàn)象,研究難度極大。

另一方面,雷電本身距離我們較遠(yuǎn),比如我們看到的雷電,往往是距離我們幾公里甚至十幾公里以外了。

**而最麻煩的事情,在于雷電本身不可控,**拍過(guò)閃電的人一定有類(lèi)似的經(jīng)驗(yàn),為了拍到雷電,我們往往得蹲在那里等著長(zhǎng)時(shí)間曝光,然后捕捉雷電,而且這只是天上的雷電。

正因?yàn)槿绱?,我們?nèi)绻枰鰧?shí)驗(yàn)的話,就要研究如何讓雷電能夠按照我們的意志出現(xiàn),并且出現(xiàn)在我們指定的地方。這就是人工引雷實(shí)驗(yàn)。


04,人工引雷怎么操作?


而現(xiàn)在的人工引雷實(shí)驗(yàn),和當(dāng)年富蘭克林的做法十分相似。使用人工引雷火箭拖著一條細(xì)細(xì)的鋼絲,然后讓火箭去碰觸云端電流,這樣就把雷電引下來(lái)了。

大家別小看這個(gè)簡(jiǎn)單的研究,其實(shí)也蘊(yùn)含了不少科學(xué)的探索。

首先,鋼絲要有門(mén)道。一般情況下,云層要好幾千米高,這種情況下,讓火箭帶著鋼絲上去,就必須足夠的輕,否則火箭動(dòng)力不足。但是太輕的話,又會(huì)降低鋼絲的強(qiáng)度,所以這需要材料科學(xué)的配合。

其次,火箭的速度也要掌握好。飛的太快了,鋼絲就被拉斷了;飛的太慢了,趕不上帶電粒子的飄逸速度,同樣無(wú)法實(shí)現(xiàn)引雷。

當(dāng)然,這只是引雷器具的本身,而下面的裝置配備才是重中之重。引雷下來(lái)可不是為了好玩,而是要研究雷電,比如雷電物理原因、雷電的防護(hù)辦法、如何探測(cè)雷電等。而雷電研究架設(shè)了國(guó)內(nèi)引進(jìn)的首套“閃電成像陣列”(LMA)。

該陣列是一種長(zhǎng)基線時(shí)差法雷電甚高頻(VHF)輻射源定位系統(tǒng),可用于雷暴電過(guò)程的實(shí)時(shí)無(wú)遺漏精細(xì)化三維探測(cè),目前已在多個(gè)國(guó)際大氣電學(xué)研究機(jī)構(gòu)以及重大研究計(jì)劃中作為關(guān)鍵探測(cè)設(shè)備使用。該陣列可用于閃電的精確定位,為雷暴電活動(dòng)觀測(cè)提供寶貴的精細(xì)化定位資料,推動(dòng)雷暴起電、閃電放電機(jī)制以及強(qiáng)對(duì)流天氣研究。

這樣,既可以進(jìn)行引雷,也可以進(jìn)行氣象研究,也被大家觀察到了,這就是曾經(jīng)火爆一時(shí)的人工引雷實(shí)驗(yàn)。

評(píng)論
惜緣0822
學(xué)士級(jí)
已閱
2024-08-24