操纵雷电非天方夜谭

来源: 中国科学报

发布日期: 2013-07-09 14:10:34

本文讨论了人工引雷技术在防灾和研究雷电中的应用,以及雷电能作为清洁能源的研究现状和挑战。

近段时间以来,频繁的雷雨天气给全国不少城市都带来了麻烦,上百航班延误、城市交通拥堵加剧,江西一家烟花厂还因为雷电击中原料库引发爆炸,导致3人死亡。人类对雷电最早的科学研究来自于“不要命的疯子”——本杰明·富兰克林,他于1752年6月在费城完成的风筝实验仍存在于现在的教科书之中,这项实验也证明了闪电是一种电流。在研究雷电领域中,人工引雷作为一种技术或手段发挥了不小的作用。

在我国,中科院寒旱所研究人员曾利用人工引发雷电技术,对雷电流及其电磁场进行了多年野外实验。通过人工引雷的方式,使得雷电提前释放,这样会让冰雹体积缩小,从而减小冰雹的危害程度,同时,还可以做短时的冰雹预警。中科院寒旱所研究员余晔说:“那时做人工引雷,主要和雷电防灾相关,目的在于将灾害可能引发的损失降到最低。”余晔及其团队过去做过火箭引雷的相关实验,主要采用火箭导线引雷技术。

人工引雷火箭拖着一条细细的金属丝导线,这是引雷的关键。导线一般采用直径为毫米级别的金属丝,导线的长度大约为几百米,一般被绕在一个线轴上。要有足够的抗拉强度,要细要轻,以减轻火箭的负荷,而且导线表面要光滑,以减小飞行阻力。火箭飞向“雷区”,当雷电触发时,金属丝可以将雷电引导到目标物。此外,在铁塔上方会装载相关的电子仪器和测量设备,借此,可以对雷电防护装置的性能进行综合试验和评估。

雷电能是清洁能源这毫无疑问,国内外的相关研究机构都在做这方面的科研。但至今还没有实质性的进展,这主要是因为雷电能的搜集方法太困难,如此巨大的瞬时能量对于设备的耐受要求非常高。中国科学院大气物理研究所研究员郄秀书曾对媒体表示,雷电的峰值功率很大,持续时间又很短,所以总的能量并不是很强。在她看来,至少在现阶段,雷电能量利用的意义并不是很大。

雷电面临转化效率不够高这个问题,究竟能将转化效率的百分比提高到多少,这个也是决定雷电能是否值得应用推广的条件之一。

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