雷电之舞,人工引雷有多壮观?

李雷什么都研究 2024-08-22 08:08:32

喜欢看修仙小说的童鞋们对渡劫肯定不陌生,甚至不少人幻想着哪天就可以渡劫飞升呢,特别是雷声闪电密集的时候,大家就会开玩笑的说“又有道友在渡劫啊”。你还别说,前几年中科院轰动一时的人工引雷实验,不正是现实版的人工“渡劫”吗。不过,为什么要人工引雷,人工引雷有什么意义?今天来和大家聊聊。

01,神奇的“天象”

不知道大家看到过这个精彩的天象没?一根光柱从天而降,仿佛是外星人入侵的大片。

(网友发布的神奇天象)

现场十分的精彩,让人仿佛看到了一场科幻大片

但这个不是特效,而是真实存在的,这就是人工引雷实验。是由中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室雷电研究团队大规模完成引雷实验。

02,为什么要人工引雷?

相信大家在读书期间应该了解过一个很经典的故事,就是富兰克林的风筝实验证明了雷电也是电。而人工引雷,顾名思义,人工引雷就是用人工的办法去把雷电引下来。

本杰明·富兰克林(Benjamin Franklin)是18世纪美国的实业家、科学家、社会活动家、思想家、文学家和外交家。他是美国历史上第一位享有国际声誉的科学家和发明家。风筝实验是美国先贤本杰明·富兰克林的一次关于雷电的实验。

1752年6月的一天,阴云密布,电闪雷鸣,一场暴风雨就要来临了。富兰克林和他的儿子威廉一道,带着上面装有一个金属杆的风筝来到一个空旷地带。富兰克林高举起风筝,他的儿子则拉着风筝线飞跑。由于风大,风筝很快就被放上高空。刹那,雷电交加,大雨倾盆。富兰克林和他的儿子一道拉着风筝线,父子俩焦急的期待着,此时,刚好一道闪电从风筝上掠过,富兰克林用手靠近风筝上的铁丝,立即掠过一种恐怖的麻木感。他抑制不住内心的激动,大声呼喊:“威廉,我被电击了!成功了!成功了!我捉住‘天电’了!!”随后,他又将风筝线上的电引入莱顿瓶中。回到家里以后,富兰克林用雷电进行了各种电学实验,证明了天上的雷电与人工摩擦产生的电具有完全相同的性质。富兰克林关于天上和人间的电是同一种东西的想法,在他自己的这次实验中得到了光辉的证实。

这个实验已经成为了经典的科学验证猜想的例子。当然,这其中也是曲折的,比如1753年,俄国著名电学家利赫曼为了验证富兰克林的实验,不幸被雷电击死,这是做电实验的第一个牺牲者。

而风筝实验的成功,为我们生活带来了一项巨大的改变,那就是——避雷针。避雷针的发明,使得我们的高大建筑物从此避开了很多风险,要不减少雷击,即使被雷击也不会因此而遭受巨大损失,也让“雷击是天怒人怨”的迷信说法得到了破除。

03,人工引雷有什么意义?

中国是世界上除了法国、美国、日本和巴西等国之外的又一个人工引雷国家,填补了我国气象部门在雷电电流测量方面的空白。

那么,而这次中国气象科学研究院的实验,究其本质上,也是人工引雷实验。那么,为什么我们还要进行人工引雷实验呢?

这就不得不说,我们对于大自然的了解,还是微乎其微,包括我们的气象预报,尽管现在已经足够精确了,但是还是经常会出错,引发了无数人的调侃。而对于雷电这种剧烈的天象,我们的研究就更少了。

一方面是因为雷电威力巨大,且是瞬间放电现象,研究难度极大。

另一方面,雷电本身距离我们较远,比如我们看到的雷电,往往是距离我们几公里甚至十几公里以外了。

而最麻烦的事情,在于雷电本身不可控,拍过闪电的人一定有类似的经验,为了拍到雷电,我们往往得蹲在那里等着长时间曝光,然后捕捉雷电,而且这只是天上的雷电。

正因为如此,我们如果需要做实验的话,就要研究如何让雷电能够按照我们的意志出现,并且出现在我们指定的地方。这就是人工引雷实验。

04,人工引雷怎么操作?

而现在的人工引雷实验,和当年富兰克林的做法十分相似。使用人工引雷火箭拖着一条细细的钢丝,然后让火箭去碰触云端电流,这样就把雷电引下来了。

大家别小看这个简单的研究,其实也蕴含了不少科学的探索。

首先,钢丝要有门道。一般情况下,云层要好几千米高,这种情况下,让火箭带着钢丝上去,就必须足够的轻,否则火箭动力不足。但是太轻的话,又会降低钢丝的强度,所以这需要材料科学的配合。

其次,火箭的速度也要掌握好。飞的太快了,钢丝就被拉断了;飞的太慢了,赶不上带电粒子的飘逸速度,同样无法实现引雷。

当然,这只是引雷器具的本身,而下面的装置配备才是重中之重。引雷下来可不是为了好玩,而是要研究雷电,比如雷电物理原因、雷电的防护办法、如何探测雷电等。而雷电研究架设了国内引进的首套“闪电成像阵列”(LMA)。

该阵列是一种长基线时差法雷电甚高频(VHF)辐射源定位系统,可用于雷暴电过程的实时无遗漏精细化三维探测,目前已在多个国际大气电学研究机构以及重大研究计划中作为关键探测设备使用。该阵列可用于闪电的精确定位,为雷暴电活动观测提供宝贵的精细化定位资料,推动雷暴起电、闪电放电机制以及强对流天气研究。

这样,既可以进行引雷,也可以进行气象研究,也被大家观察到了,这就是曾经火爆一时的人工引雷实验。

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