雷擊

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雷擊雲層之間的放電對飛行器有危害,對地面上的建築物和人、畜影響不大,但云層對大地的放電,則對建築物、電子電力設備和人、畜危害甚大。一但對萬物造成危害都可以成為被雷擊。

目錄

原因

雷電

一部分帶電的雲層與另一部分帶異種電荷的雲層,或者是帶電的雲層對大地之間迅猛的放電。這種迅猛的放電過程產生強烈的閃電並伴隨巨大的聲音。這就是我們所看到的閃電和雷鳴。

當然,雲層之間的放電主要對飛行器有危害,對地面上的建築物和人、畜沒有很大影響,雲層對大地的放電,則對建築物、電子電力設備和人、畜危害甚大。

通常雷擊有三種主要形式:其一是帶電的雲層與大地上某一點間發生迅猛的放電現象,叫做「直擊雷」。其二是帶電雲層由於靜電感應作用,使地面某一範圍帶上異種電荷。當直擊雷發生以後,雲層帶電迅速消失,而地面某些範圍由於散流電阻大,以致出現局部高電壓,或者由於直擊雷放電過程中,強大的脈衝電流對周圍的導線或金屬物產生電磁感應發生高電壓以致發生閃擊的現象,叫做「二次雷」或稱「感應雷」。其三是「球形雷」。  

威力

雷電電流平均約為20 000A(甚至更大),雷電電壓大約是10的10次伏(人體安全電壓為36伏),一次雷電的時候大約為千分之一秒,平均一次雷電發出的功率達200億千瓦(一般電飯鍋的功率低於1000瓦)。

我國建造的世界上最大的水力發電站——三峽水電站,電站的裝機總容量為1820萬千瓦,只有一次雷電功率的千分。

當然雷電的電功率雖然很大,但由於放電時間短,所以閃電電流的電功並不算大,一次約為5555度。

全世界每秒就有100次以上的雷電現象,一年裡雷電釋放的總電能余約為17.5億千度。

若一度電的電費為0.30元,全世界一年的雷電價值為5.25萬億元,這是一筆巨大的財富,但由於雷電時間極短,人類還難以捕捉這種電能;但目前世界上已有少數國家正在研究利用雷電電能的方法,如美國的加利福利亞州、佛羅里達州,以及中國清華大學電機系和的少數活躍的民間科學家石明等人,正不斷的為人類探索著新的夢想。  

好處

雷電交加時,空氣中的部分氧氣被激變成臭氧。稀薄的臭氧不但不臭,而且還能吸收大部分宇宙射線,使地球表面的生物免遭紫外線過量照射的危害。閃電過程中產生的高溫又可殺死大氣中90%以上的細菌和微生物,從而使空氣變得更加純淨而清新宜人。

據統計,每年地球上空會出現31億多次閃電,平均每秒鐘100次。每次放電,其電能高達10萬千瓦時,連世界上最大的電力裝置都不能和它相比。另外,大氣中還含有78%不能被作物直接吸收的游離氮。閃電時,電流高達10萬安培,空氣分子被加熱到3萬度以上,致使大氣中不活潑的氮與氧化合,變成二氧化氮。大雨又將二氧化氮溶解成為稀硝酸,並隨雨水降至地面與其他物質化合,變成作物可以直接吸收的氮肥。據測算,全球每年由雷雨而「合成」的氮肥就有20億噸。這20億噸從天而降的氮肥,相當於20萬個年產1萬噸的化肥廠的產量總和!  

危害

自然界每年都有幾百萬次閃電。雷電災害是「聯合國國際減災十年」公布的最嚴重的十種自然災害之一。最新統計資料表明,雷電造成的損失已經上升到自然災害的第三位。全球

雷擊

每年因雷擊造成人員傷亡、財產損失不計其數。據不完全統計,我國每年因雷擊以及雷擊負效應造成的人員傷亡達3000~4000人,財產損失在50億元到100億元人民幣。

雷電災害所涉及的範圍幾乎遍布各行各業。現代電子技術的高速發展,帶來的負效應之一就是其抗雷擊浪涌能力的降低。以大規模集成電路為核心組件的測量、監控、保護、通信、計算機網路等先進電子設備廣泛運用於電力、航空、國防、通信、廣電、金融、交通、石化、醫療以及其它現代生活的各個領域,以大型CMOS集成元件組成的這些電子設備普遍存在著對暫態過電壓、過電流耐受能力較弱的缺點,暫態過電壓不僅會造成電子設備產生誤操作,也會造成更大的直接經濟損失和廣泛的社會影響。

雷擊造成的危害主要有四種:

(1)直擊雷

帶電的雲層對大地上的某一點發生猛烈的放電現象,稱為直擊雷。它的破壞力十分巨大,若不能迅速將其瀉放入大地,將導致放電通道內的物體、建築物、設施、人畜遭受嚴重的破壞或損害——火災、建築物損壞、電子電力系統摧毀,甚至危及人畜的生命安全。

(2)雷電波侵入

雷電不直接放電在建築和設備本身,而是對布放在建築物外部的線纜放電。線纜上的雷電波或過電壓幾乎以光速沿著電纜線路擴散,侵入並危及室內電子設備和自動化控制等各個系統。因此,往往在聽到雷聲之前,我們的電子設備、控制系統等可能已經損壞。

(3)感應過電壓

雷擊在設備設施或線路的附近發生,或閃電不直接對地放電,只在雲層與雲層之間發生放電現象。閃電釋放電荷,並在電源和數據傳輸線路及金屬管道金屬支架上感應生成過電壓。

雷擊放電於具有避雷設施的建築物時,雷電波沿著建築物頂部接閃器(避雷帶、避雷線、避雷網或避雷針)、引下線泄放到大地的過程中,會在引下線周圍形成強大的瞬變磁場,輕則造成電子設備受到干擾,數據丟失,產生誤動作或暫時癱瘓;嚴重時可引起元器件擊穿及電路板燒毀,使整個系統陷於癱瘓。

(4)系統內部操作過電壓

因斷路器的操作、電力重負荷以及感性負荷的投入和切除、系統短路故障等系統內部狀態的變化而使系統參數發生改變,引起的電力系統內部電磁能量轉化,從而產生內部過電壓,即操

雷擊

作過電壓。

操作過電壓的幅值雖小,但發生的機率卻遠遠大於雷電感應過電壓。實驗證明,無論是感應過電壓還是內部操作過電壓,均為暫態過電壓(或稱瞬時過電壓),最終以電力浪涌的方式危及電子設備,包括破壞印刷電路印製線、元件和絕緣過早老化壽命縮短、破壞資料庫或使軟體誤操作,使一些控制元件失控。

(5)地電位反擊

如果雷電直接擊中具有避雷裝置的建築物或設施,接地網的地電位會在數微秒之內被抬高數萬或數十萬伏。高度破壞性的雷電流將從各種裝置的接地部分,流向供電系統或各種網路信號系統,或者擊穿大地絕緣而流向另一設施的供電系統或各種網路信號系統,從而反擊破壞或損害電子設備。同時,在未實行等電位連接的導線迴路中,可能誘發高電位而產生火花放電的危險。  

雷電

雷電交加時,空氣中的部分氧氣被激變成臭氧。稀薄的臭氧不但

雷擊

不臭,而且還能吸收大部分宇宙射線,使地球表面的生物免遭紫外線過量照射的危害。閃電過程中產生的高溫又可殺死大氣中90%以上的細菌和微生物,從而使空氣變得更加純淨而清新宜人。

據統計,每年地球上空會出現31億多次閃電,平均每秒鐘100次。每次放電,其電能高達10萬千瓦時,連世界上最大的電力裝置都不能和它相比。另外,大氣中還含有78%不能被作物直接吸收的游離氮。閃電時,電流高達10萬安培,空氣中氣體的分子被加熱到3萬度以上,致使大氣中不活潑的氮與氧化合,變成二氧化氮。大雨又將二氧化氮溶解成為稀硝酸,並隨雨水降至地面與其他物質化合,變成作物可以直接吸收的氮肥。據測算,全球每年由雷雨而「合成」的氮肥就有20億噸。這20億噸從天而降的氮肥,相當於20萬個年產1萬噸的化肥廠的產量總和!  

防範技巧

應急要點

●注意關閉門窗,室內人員應遠離門窗、水管、煤氣管等金屬物體。

●關閉家用電器,拔掉電源插頭,防止雷電從電源線入侵。

●在室外時,要及時躲避,不要在空曠的野外停留。在空曠的野外無處躲避時,應盡量尋找低洼之處(如土坑)藏身,或者立即下蹲,降低身體的高度。

●遠離孤立的大樹、高塔、電線杆、廣告牌。

●立即停止室外游泳、划船、釣魚等水上活動。

●如多人共處室外,相互之間不要擠靠,以防被雷擊中後電流互相傳導。  

專家提示

●高大建築物上必須安裝避雷裝置,防禦雷擊災害。

●在戶外不要使用手機。

●對被雷擊中人員,應立即採取心肺復甦法搶救。

●雷雨天盡量少洗澡,太陽能熱水器用戶切忌洗澡。  

防雷補充

在戶外活動時

1.遇雷雨天氣時,不要站著,應蹲下降低高度,同時兩腳併攏減少跨步電壓帶來的危害。

2.不要站在大樹下,不能用手摸扶大樹,因為這時潮濕的樹榦已變成了一個引雷裝置,再好離大樹5m外。

3.不要在水邊和窪地停留,切勿站在樓頂、山頂、或接近其他易導電的物體,應迅速到乾燥的室內避雨,如找不到房子應就近到山間或山岩下避雨。

4.不要拿著金屬物品在雷雨中停留,隨身所帶的金屬物品應放在5m外的地方;在雷雨中不宜打傘,也不宜將羽毛球拍等扛在肩上。

5.雷暴天氣出門要穿膠鞋,這樣可以起到絕緣作用,也不宜開摩托車騎自行車,人在汽車內一般不會遭到雷電襲擊,因為封閉的金屬道題有很好的防雷功能,要注意不要將頭和手伸出窗外。

在室內活動時

1.要及時關好門窗,防止雷電直擊或防止球形雷飄進室內。

2.盡量不要撥打或接聽電話,也不要用電話上網,最好拔掉電源和電話線,如有條件在電源線和電話點上安裝避雷器。

3.保持室內乾燥,房屋漏水應儘快修理好。

4.不要將晒衣服、被褥用的鐵絲接到窗外、門口、以防鐵絲引雷。

5.不要在孤立的涼亭、草棚避雨久留,注意避開電線,不要站在燈泡下,最好是斷電或不使用電器。  

急救

主症

皮膚被燒焦,鼓膜內臟被震裂,心室顫動,心跳停止,呼吸

雷擊

肌麻痹。  

急救

1.傷者就地平臥,松解衣扣,乳罩、腰帶等。

2.立即口對口呼吸和胸外心臟擠壓,堅持到病人醒來為止。

3.手導引或針刺人中,十宣湧泉命門等穴。

4.送醫院急救。  

預防

1.雷雨天不在室外走動或大樹下避雨,拿掉身上的金屬,蹲下防雷擊。關閉電視、收音機,拔掉天線。

2.打雷時遠離電燈、電源,不靠近柱和牆壁,防引起感應電。

3.在高樓須快入室,在高山快下來,下游泳快上岸。

4.關好門窗、家電、電視機及關電門。

5.在室外者感到頭髮豎立,皮膚刺痛,肌肉發抖,即有將被閃電擊中的危險,應立即臥倒或原地,可避免雷擊。  

發電的最新進展

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隨著不可再生能源的不斷地消耗,人類即將面臨著能源危機。各國都不斷得尋找和開發利用新能源。其中雷電就是一個巨大得能源。

在我國海南島及雷州半島是雷電活動最劇烈的地區,年平均雷暴日高達130日。全球各地都有雷電特別活躍的地區。

雷電有巨大的能量,地球上平均每秒有一百次閃電,一次閃電約釋放八千瓦時的電能。每年全世界的雷電約放出二百五十億千瓦小時的能量。所放出的能比全美國所有發電機發電的總量還要多。

為此,我們可以打算開發一種安全有效的將瞬間具有高能量的雷電截獲轉換為一種可以被人類利用的利用的方法。主要原理是將電轉化為熱,利用熱使水蒸發產生蒸汽,推動汽輪機發電。

我們可以通過以下3種方案將雷電引下:

1、用氫氣球牽引細鋼絲放入高空引雷

2、用小型火箭升空引雷

3、用氣體雷射器製造電離通道引雷

雷電轉化為熱能的的主要原理圖

然後,我們將雷電引到一定的電阻,使其受熱後,即可利用熱能發電或者加熱物體。

除了發電還可以利用不同溫度的熱量用於製冷、工業乾燥、工業熱加工、種植業的溫室供暖、家庭用的熱水、沐浴、土壤加溫、海水的濃縮及淡水的蒸餾。

而且特別適于海岸及一些島嶼地區。

提供了一種更為簡便易於實施的發方法。

參看

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