一道闪电能产生多少度电?能收集起来使用吗?人工引雷有何用处

小双聊国际 2024-08-03 17:03:02

2018年,巴西南部天空出现了一道有记录以来最长的闪电,横跨了700多公里,大约是从广州直接照到长沙。2019年,阿根廷北部出现了超级持久的闪电,照亮时长差不多17秒。

有人说一道闪电的电就够让一个城市用一年,这其实是个错误的说法。闪电携带的电量确实很大,但是还远达不到一个城市的用电量,连一个小区一小时的用电量都达不到。

一道闪电大约有多少度?

通常情况下,闪电的长度从几公里到二十公里不等,粗细可达几十厘米,闪电的电压跨度极大,从百万伏特直至亿伏特。可是其放电过程却极为短暂,仅在千分之一秒到百分之一秒之间。

假设这里有一道闪电,其电压有一千万伏特,瞬时电流涌动值为10万安培,并在万分之五秒内完成放电。那么,这次闪电释放的能量经过计算,约为50亿焦耳。

看着是挺多,实际上焦耳是一个很小的单位,换算成度的话,大约只有1389度电,差不多是一个家庭一年的用电量。因为放电时间太短了,所以闪电能瞬间照亮天空,这让人们产生了错觉,以为它放出的能量很多。

全球每年有那么多闪电发生,积少成多收集起来会有多少呢?

据统计,全球每年发生闪电的次数大约有14亿次,即便把这些闪电发出的电能全部收集起来,也只有1.9万亿度电,这还不够中国使用三个月。况且不是每道闪电都是朝下劈的,自然发生的闪电收集起来很困难。因为闪电电压太大了,放电的过程也太短了,人类目前还没有储存闪电的技术,即便能储存一点,能量占比也太少了。总之,想捕获闪电的能量,困难有很多。

好在我们已经掌握了人工引雷技术。

这是一种在适宜的雷暴条件下,利用特制的火箭拖带细金属导线,人为引发雷电到地面的技术。这项技术最早起源于美国,并在多个国家得到发展,包括中国。

人工引雷的原理在于通过金属导线将云层中的电荷引导至地面,从而触发雷电。这一过程需要精确控制火箭的发射速度和导线的抗拉强度,目前能做到百分之百成功的国家很少。

相比于自然的雷电,人工引雷可以控制雷电的方向,也可以控制雷电的大小。本质上是把大气层摩擦产生的静电释放出来,与自然雷电形成的机理是一样的。

人工引雷有什么用处?

目前主要用于预防雷电灾害上。提前释放云层的能量,引入预定区域,可以减少雷电击中建筑和地面人员的概率。人工引雷其实就是释放云层内部积攒的能量,一点一点放出比一下子放出要好很多,也可以预防火灾的发生。而且可以反复实验,研究出电子设备预防雷电的方法。

这一点其实在军事上也有应用,比如何预防EMP、如何研制非核爆EMP。我们可以把雷电看成一次能量极大的电磁脉冲,众所周知变化的电场产生磁场,而变化的磁场又产生电场,二者互相激发,这是电磁波在空中能够传播的本质。

当电场变化极大时,产生的磁场变化也是巨大的,这时会在线路中产生感应电流,感应电流会冲击电路控制设备,击穿芯片里的PN结,直接烧毁晶体管,这就是EMP武器的本质。

目前自然界中只有雷电能瞬间释放出这么大的电能,所以研究它就可以研究电磁脉冲武器。大家或许都有这样的经历,闪电劈得离自己家近的时候,家里的电闸会自动跳闸,这实际上就是一种断电保护,切断电路防止感应电流冲击。

人工引雷还可以研究一种传说中才存在的闪电形态,即“球状闪电”,据说这种闪电是天空中的雷电劈到了地上,把硅化物电离了,然后形成的一个等离子团,威力巨大,人一碰到就会化成灰烬。想象一下如果我们能了解球状闪电的机理,人为制造出来的话,用它来打击坦克和敌方的舰船效果会是怎样的?所以前苏联、美国、中国都在不遗余力的研究人工引雷技术,期望能找到突破口。

雷电真的能让人渡劫吗?

雷电渡劫是一种迷信的说法,通常被雷电劈中的人,非死即伤。受伤的人在皮肤表面会留下闪电纹路,看起来很酷,但是这个人即便活了下来,身体机能也将大不如前,特别是脑子会受到很大影响。雷电不会让人变得更强,反而会让活下来的人寿命减短。所以下雨天或者云层运动频繁时不要待在户外,不要躲在树下,否则很容易遭雷劈。大自然不会眷顾善良的人,但一定会惩罚笨的人。

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