轟隆隆響徹天際的雷鳴,剎那間劃過長(zhǎng)空的電閃曾經(jīng)是遠(yuǎn)古文明史上的神圣使者。晴天霹靂通常承載著神秘的力量無數(shù)次出現(xiàn)在古老的傳說中,讓人敬畏。直到18世紀(jì)中期,本杰明·富蘭克林本著科學(xué)客觀的實(shí)踐精神在暴風(fēng)雨中成功捕捉到了雷電,從而開啟了人類對(duì)雷電這一自然現(xiàn)象的理性認(rèn)識(shí)之路。
雷電播散了火種。為人類利用,生活方式隨之發(fā)生根本變化,生生不息,綿遠(yuǎn)流長(zhǎng)。但是雷電活動(dòng)頻繁、產(chǎn)生的電磁脈沖強(qiáng),直接危害到電力、能源、通訊、交通、航空航天等領(lǐng)域的安全運(yùn)行,防雷減災(zāi)始終是人類長(zhǎng)期奮斗的一個(gè)目標(biāo)。電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行關(guān)系到國計(jì)民生的方方面面,我國高度重視電網(wǎng)的防雷保護(hù),在不同電壓等級(jí)的輸電線路和變電站采取了大量措施。盡管如此,每年由于雷電造成的輸電線路絕緣閃絡(luò)和電力能量傳輸中斷等故障仍頻繁發(fā)生,直接和間接經(jīng)濟(jì)損失巨大。隨著我國超/特高壓電網(wǎng)的快速發(fā)展,特別是特高壓輸電工程的積極推進(jìn),在治理超/特高壓電網(wǎng)雷害時(shí)遇到了世界各國共同面臨的難題。雷電流等基礎(chǔ)統(tǒng)計(jì)參數(shù)的匱有效途徑之一。但是。雷電輻射電磁場(chǎng)傳播過程中由于各種原因產(chǎn)生的衰減和色散直接影響反演雷電流的精度。在《中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)》(Proceedings of theCSEE)2009年12月第36期發(fā)表的《應(yīng)用矩量法分析山體對(duì)雷電輻射場(chǎng)的影響》,作者對(duì)廣泛存在于雷電輻射電磁場(chǎng)傳播路徑中的山體的影響進(jìn)行了深入研究?;诰亓糠?,將山體處理為有損介質(zhì)體,分別討論了山體電阻率、高度、寬度以及山體距雷擊點(diǎn)和觀測(cè)點(diǎn)的距離對(duì)雷電輻射場(chǎng)的影響,并應(yīng)用快速傅里葉變換得到相應(yīng)的時(shí)域結(jié)果。計(jì)算結(jié)果表明在一定范圍內(nèi)山體對(duì)雷電輻射場(chǎng)的影響顯著。
華北電力大學(xué)的張明霞、趙志斌、崔翔及國家電網(wǎng)電力科學(xué)院的陳家宏、谷山強(qiáng)等科研人員,在國家自然科學(xué)基金,國家電網(wǎng)公司的支持下,通過數(shù)值計(jì)算以及實(shí)驗(yàn)測(cè)試開展了一系列工作,就雷電輻射場(chǎng)在地表傳播過程中各種固有、隨機(jī)的因素進(jìn)行了分析,得出了其對(duì)雷電輻射電磁場(chǎng)影響的一般規(guī)律,實(shí)現(xiàn)了給予雷電輻射場(chǎng)反演雷電本體的基礎(chǔ)研究。
雷電輻射電磁場(chǎng)在地表傳播規(guī)律的把握對(duì)基于雷電輻射場(chǎng)測(cè)量的雷電流遙測(cè)具有重要意義,使得雷電流長(zhǎng)期、大范圍、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),建立雷電基本信息統(tǒng)計(jì)資料庫成為可能。
延伸閱讀——雷電流
什么是雷電流
指直接雷擊時(shí),通過被擊物體。而泄入大地的電流。
BG9XICgBaXe40lie2VybaSWl5r7Orsq/ptUC8zdNw4M= 雷電流的危害
雷電是危害人類最嚴(yán)重的氣象災(zāi)害之一。雷電對(duì)人體的傷害,有電流的直接作用和超壓或動(dòng)力作用,以及高溫作用。當(dāng)人遭受雷電擊的一瞬間,電流迅速通過人體,重者可導(dǎo)致心跳、呼吸停止,腦組織缺氧而死亡。另外,雷擊時(shí)產(chǎn)生的是火花,也會(huì)造成不同程度的皮膚燒灼傷。雷電擊傷,亦可使人體出現(xiàn)樹枝狀雷擊紋,表皮剝脫,皮內(nèi)出血,也能造成耳鼓膜或內(nèi)臟破裂等。
雷電的功與過
任何事物都是一分為二的。大氣中雷電的發(fā)生,有它帶來災(zāi)害的一面,也有它功績(jī)的一面。對(duì)它的災(zāi)害面人們了解較多,而對(duì)它的功績(jī)可能鮮為人知。那么,它的主要功績(jī)有哪些呢?
第一,雷電很重要的功績(jī)是制造化肥。雷電過程離不了閃電,閃電的溫度是極高的,一般在3萬度以上,是太陽表面溫度的5倍!閃電還造成高電壓。在高溫高電壓條件下,空氣分子會(huì)發(fā)生電離,等它們重新結(jié)合時(shí),其中的氮和氧就會(huì)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(cè)算,全球每年僅因雷電落到地面的氮肥就有4億噸。如果這些氮肥全部落到陸地上,等于每畝地面施了約2公斤氮素,相當(dāng)于10公斤硫酸銨!
第二,雷電還能促進(jìn)生物生長(zhǎng)。雷電在發(fā)生時(shí),地面和天空間電場(chǎng)強(qiáng)度可達(dá)到每厘米萬伏以上。受這樣強(qiáng)大的電位差的影響,植物的光合作用和呼吸作用增強(qiáng)。因此,雷雨后一至兩天內(nèi)植物生長(zhǎng)和新陳代謝特別旺盛。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,開花期也早了半個(gè)月:玉米抽穗提早了7天;而白菜增產(chǎn)了15%~20%。不僅如此,如果作物生長(zhǎng)期能遇上5~6場(chǎng)雷雨,其成熟期也將提前一星期左右。
第三,雷電能制造負(fù)氧離子。負(fù)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(fù)氧離子,使得空氣格外清新,人們感覺心曠神怡。
第四,雷電還有巨大的能量。地球上平均每秒有100次閃電,一次閃電約釋放8千瓦時(shí)的電能,因此,每年全世界的雷電約放出250億千瓦時(shí)的能量。遺憾的是,人類目前還無法對(duì)它加以利用。
防雷須知
雷電發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的雷電流是主要的破壞源,其危害有直接雷擊、感應(yīng)雷擊和由架空線引導(dǎo)的侵入雷。如各種照明、電訊等設(shè)施使用的架空線都可能把雷電引入室內(nèi),所以應(yīng)嚴(yán)加防范。
一、雷擊易發(fā)生的部位
1 缺少避雷設(shè)備或避雷設(shè)備不合格的高大建筑物、儲(chǔ)罐等:
2 沒有良好接地的金屬屋頂:
3 潮濕或空曠地區(qū)的建筑物、樹木等:
4 由于煙氣的導(dǎo)電性,煙囪特別易遭雷擊:
5 建筑物上有無線電而又沒有避雷器和沒有良好接地的地方。
二、預(yù)防雷電的方法
1 建筑物上裝設(shè)避雷裝置。即利用避雷裝置將雷電流引入大地而消失,
2 在雷雨時(shí),人不要靠近高壓變電室、高壓電線和孤立的高樓、煙囪、電桿、大樹、旗桿等,更不要站在空曠的高地上或在大樹下躲雨。
3 不能用有金屬立柱的雨傘。在郊區(qū)或露天操作時(shí),不要使用金屬工具,如鐵撬棒等。
4 不要穿潮濕的衣服靠近或站在露天金屬商品的貨垛上。
5 雷雨天氣時(shí)在高山頂上不要開手機(jī),更不要打手機(jī)。
6 雷雨天不要觸摸和接近避雷裝置的接地導(dǎo)線。
7 雷雨天,在戶內(nèi)應(yīng)離開照明線、電話線、電視線等線路,以防雷電侵入被其傷害。
8 在打雷下雨時(shí),嚴(yán)禁在山頂或者高丘地帶停留,更要切忌科技之聲繼續(xù)蹬往高處觀賞雨景,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(yīng)盡快躲在低洼處,或盡可能找房屋或干燥的洞穴躲避。
9 雷雨天氣時(shí),不要用金屬柄雨傘,摘下金屬架眼鏡、手表、褲帶,若是騎車旅游要盡快離開自行車,亦應(yīng)遠(yuǎn)離其他金屬制物體,以免產(chǎn)生導(dǎo)電而被雷電擊中。
10 在雷雨天氣,不要去江、河、湖邊游泳、劃船、垂釣等。
11 在電閃雷鳴、風(fēng)雨交加之時(shí),若旅游者在旅店休息,應(yīng)立即關(guān)掉室內(nèi)的電視機(jī)、收錄機(jī)、音響、空調(diào)機(jī)等電器,以避免產(chǎn)生導(dǎo)電。打雷時(shí),在房間的正中央較為安全,切忌停留在電燈正下面,忌倚靠在柱子、墻壁邊、門窗邊,以避免在打雷時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電而致意外。
如遇雷雨天氣,市民最好躲入一棟裝有金屬門窗或設(shè)有避雷針的建筑物內(nèi)。一輛金屬車身的汽車也是最好的“避雷所”,一旦這些建筑物或汽車被雷擊中,它們的金屬構(gòu)架或避雷裝置或金屬本身會(huì)將閃電電流導(dǎo)入地下。
此外,從電閃雷鳴的形成和發(fā)生過程來看,空曠場(chǎng)地上、建筑物頂上、高大樹木下、靠近河湖池沼以及潮濕地區(qū)是雷擊事故多發(fā)