【2016-5-20 第53期】 往期回顧

本期作者:李磊田
90后小鮮肉,自帶正能量,健身狂魔,冬天不露腳腕兒會死星人

既然能防雷 能不能造個“雷神”?
一聲巨雷、一道閃電,常常劈出不少悲劇。不過,數(shù)據(jù)帝今天不聊悲劇,咱們來聊聊悲劇之外的雷電,它能劈出氮肥劈出負(fù)氧離子,甚至劈出新能源。順手贈送全國以及全球雷電地圖,一眼看明白哪里最“雷”。
【詳情】

雷電瞬間功率是三峽水電站的50倍左右

雷電雷電,有雷聲有閃電,而給我們制造麻煩的主要是閃電,并且是云地閃。咱們平時看到的大多數(shù)閃電都是云中閃,這種情況就好比看天上神仙大戰(zhàn),噼里啪啦很熱鬧,一般也不會造成什么危害。但是,如果他們打著打著不小心劈到地面上,就是云地閃了,它是雷擊事故的元兇,防雷防的主要就是它。

一般云中閃與云地閃的發(fā)生比例為3:1,云層中水汽發(fā)生凍結(jié)的高度越低,越容易產(chǎn)生云地閃。在熱帶地區(qū)的凍結(jié)高度較高,云中閃和云地閃的比例約為9:1;而在北緯60°的挪威,該比例為1:1。我們都知道雷電制造悲劇靠的是電,那這些電能不能拿來用呢?

雷電瞬間功率是三峽水電站的50倍左右

其實,雷電所蘊藏的能量在極短的時間就釋放出來,其瞬間功率是巨大的。超級閃電發(fā)生時兩端平均電壓可以達(dá)到1000萬伏,平均電流10萬安培,那么在閃電的一剎那,功率可達(dá)10億千瓦,甚至更高。而我國最大的三峽水電站的裝機容量才2240萬千瓦,閃電的瞬間功率大約是三峽水電站的50倍左右。

可惜,閃電的放電時間極短,平均持續(xù)時間0.25秒,一次閃電的能量約7萬千瓦·時(度),而平均一小時北京城市用電量達(dá)到180萬度。一次雷電釋放出的總能量,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠北京一小時的城市用電量。但在地球上每一秒鐘就會產(chǎn)生44-45次閃電,全年14億次閃電,如果將這些電能進(jìn)行持續(xù)收集,其實是一個非??捎^的能源。而早在200多年前,就有人試過收集雷電。

人工“用”雷現(xiàn)實嗎?

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富蘭克林是第一個提出用實驗來證明天空中的閃電就是電的的科學(xué)家。不過,沒有證據(jù)表明他把這個實驗付諸了行動,如果被真的雷電電到的話,很可能就沒有后來的富蘭克林了。

不過,富蘭克林提出的這個引導(dǎo)閃電的想法后來被法國人實現(xiàn)了。1752年5月法國的布豐伯爵托馬斯·弗朗索瓦·狄阿里巴(名字長到?jīng)]朋友),在巴黎北邊的瑪麗村豎起了一根12米長的金屬桿,下面插進(jìn)一個空酒瓶。金屬桿被閃電擊中后,一位助手前去查看,結(jié)果燒傷了手指,還產(chǎn)生了一股硫磺味。實驗證明,閃電與人造的電是一樣的。這次實驗也是人類對云地閃的首次探索和研究。

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隨著科技的進(jìn)步,現(xiàn)代已有中國、美國等幾個國家掌握了人工引雷技術(shù)。在雷暴條件比較成熟的情況下,向空中發(fā)射一個拖拽金屬絲的小火箭,雷電沿著這個導(dǎo)線打到地面上,這樣本來隨機亂來的自然雷電就變得可控制了,也給了我們近距離研究雷電的機會。

不過,目前人工引雷主要是研究如何防雷,“用雷”尚未實現(xiàn),因為沒有容量巨大的電容器來收集雷電。

雷電地圖告訴你哪里最“雷”

如果要研究如何“用雷”,那就最好了解到哪里機會最多,數(shù)據(jù)帝這么貼心當(dāng)然替你扒好了。

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NASA有研究表明,在全球范圍內(nèi)閃電分布極不均勻,大概70%的閃電發(fā)生在熱帶地區(qū)的陸地上。剛果(金)及其周邊國家是全球雷電最多發(fā)的地方,因為來自大西洋的暖濕空氣遇到陸地上的山脈阻擋,空氣上下對流非常旺盛。

其中,最常發(fā)生雷擊的地方是位于剛果民主共和國東部山區(qū)的小村莊kifuka,海拔約975米,這里平均每年每平方公里約有158次雷電襲擊。

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雖然我國沒有進(jìn)入世界雷電高發(fā)區(qū)的榜單,這不代表我們國家雷電不多。每年6-8月,云南、廣西、廣東、海南、青藏高原中部都屬于雷電高發(fā)地區(qū),平均一個月有超過10天出現(xiàn)雷電。因雷電頻發(fā)而得名的廣東雷州,平均一年有接近80天出現(xiàn)雷電。

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這樣的雷電你肯定不知道

除了新能源的潛質(zhì),雷電還有少有人知的好處,比如產(chǎn)生氮肥。據(jù)測算,全球每年因雷電落到地面的氮肥有四億噸,如果全部落到陸地上,等于每畝地施了約二公斤氮素,相當(dāng)于每畝地節(jié)約了大約30塊錢的肥料錢。全球陸地面積大約是1.49億平方千米,這簡直是省錢王道啊。

再比如,雷電可以凈化空氣。世界衛(wèi)生組織規(guī)定清新空氣的負(fù)氧離子標(biāo)準(zhǔn)濃度為每立方厘米1000-1500個。有研究表明,有雷電日的負(fù)氧離子濃度明顯偏高,日平均負(fù)氧離子濃度比無雷電日多500多個,堪稱天然空氣凈化器。

當(dāng)然好處再多,不研究出利用方法也沒有什么卵用。不過,人工用雷也不見得就是天方夜譚,畢竟通過人工引雷已經(jīng)初步做到了,說不定哪天真能造出個發(fā)電“雷神”呢。

審核:信欣 陳曦編輯:劉文靜 美工:任成英技術(shù):李強
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