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走进第一现场 探秘“人工引雷”

新华网 2019-07-08 11:31:51

雷电是自然界中一种壮观而又令人生畏的放电现象

从富兰克林冒着生命危险

试图“从天空摄取闪电”开始

雷电之谜逐渐引起人们关注

随着科学不断发展

“人工引雷”吸引了科学家的注意

近日,一则人工引雷的小视频在网上流传,视频中,伴着隆隆的雷声,雷电被直直地引向地面。

戳视频,感受一下

(视频来源:中国气象局雷电野外科学试验基地)

阵阵闪电直达地面

稳稳击中引流杆

场面壮观震撼

令人惊叹

据悉,这是中国气象科学研究院灾害天气大发欢乐生肖重点实验室和中国气象局广州热带海洋气象研究所联合开展的2019年度野外雷电综合观测试验。

为什么要做“人工引雷”试验?

自然闪电具有高电压、大电流、强电磁辐射、尺度长等特征,很难进行模拟,同时由于其发生的随机性,也很难开展近距离的综合观测,特别是自然闪电电流更是难以直接获取。而人工触发闪电是当前能够较为真实地模拟自然闪电的唯一手段,其发生位置确定、发生时间预知,可以直接获取其电流、电磁场等关键特征参量,所产生的强电磁环境与自然地闪后续回击的没有差异,因此可以基于人工触发闪电开展很多科学试验,例如雷击过程及其机理的研究、新型雷电探测技术的研发与测试以及雷电防护技术的测试等。

据中国气象科学研究院灾害天气大发欢乐生肖重点实验室副主任、雷电研究团队首席专家吕伟涛介绍,今年是连续第14年开展“人工引雷”试验,迄今已成功引雷170余次,极大地丰富了雷电物理、雷电防护、探测等理论和技术研究所需的第一手观测资料。

为什么选在广州开展引雷试验?

人工引雷试验需要在自然雷暴的背景条件下开展,广东处于华南区域,雷暴多发,能够为人工引雷提供非常好的自然条件。

引下来的雷电为什么看起来那么直?

人工引雷是由快速上升并拖曳金属导线的小火箭引发的,火箭的上升将从线轴拉出的导线拉直。放电过程通常从200至400m高度起始(称为触发高度),向上自持发展,在空气中形成常见的不规则放电通道。当放电自持发展到云内时,云中电荷沿着已经建立的通道卸放到地。人工触发闪电触发高度(大约300至400m)以下的通道通常都是沿着拉直的导线。

在上述网上流传的视频中,因为拍摄位置距离人工触发闪电通道很近,视野有限,只看到导线部分的通道,所以展现的闪电通道都是直的。实际上,在几百米以上,人工触发闪电的通道是在空气中自由传播的,通道就不会那么直了。

引下来的雷电可以被储存应用吗?

雷电给人的感觉能量超强,但其实一次雷电所释放的能量并没有想象中大。一次典型的地闪释放的能量也就够5个100W的灯泡亮1个月左右,但由于雷电的瞬时性(持续时间很短),其能量是在非常短的时间内释放的,所以雷电的瞬时功率非常强。而且,雷电发生的时间和地点存在很大的随机性,在一个固定地点发生的雷击很有限,目前雷电能量的收集也缺乏相应的手段,所以还难以有效储存和利用闪电的能量。

这样的引雷对自然界是否有影响?

一次典型的雷暴过程会有几百到上千次云地闪电发生,云闪数量一般会更多,而人工引雷在一次雷暴过程中只有几次(最多10余次),相对于自然闪电,从数量上讲人工引雷可以忽略不计。从这个角度来看,引雷试验对自然雷暴生消演变的影响微乎其微。

本文科学顾问:中国气象科学研究院灾害天气大发欢乐生肖重点实验室副主任、雷电研究团队首席专家吕伟涛

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