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掌控天气——揭秘全球最大造雨事业  

2009-06-23 10:17:49|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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策划:岑伯宁

掌控天气——揭秘全球最大造雨事业 - 《新知客》杂志 - 新知客

 

2009 年3~11 月,北京密云、官厅两大水库的蓄水将得到来自天空的支援——飞机增雨;5~10月,北京和河北张家口、承德将联合发射火箭,目标还是“增雨”。进入秋冬的半年,地面碘化银发生器将用来对高山地基进行增雪。

 

这是5 月18 日北京“人工影响天气”办公室公布的影响天气预案的部分内容。这个预案还在完善中,据透露,其中还将涉及到国庆60周年庆典期间如何进行人工“消雨”的内容。

 

“人工影响天气”并不是一种新科技,从50 年前开始,中国各地的类似工作已经开展得有声有色。惟一不同的是,随着2008年奥运天气保障服务和2009年抗旱工作的宣传,人工影响天气逐渐进入普通人的视野。与之相对应的,则是中国人工影响天气规模已经跃居世界第一的现实。

 

截至2007 年,全国2900 多个县级单位中,有1959个县在开展人工影响天气的工作。这些工作多数落实在单一的农业应急抗旱、防雹层面,“打一炮,风调雨顺”的调侃也许能说明这种需求的市场何在。

目前来说,人工影响天气仅能停留在寻找自然天气过程中可利用的条件,用少量的耗费促使它们向预定的方向转化。毕竟,以人类目前的实力,要彻底转变或消灭一个蕴含上千万吨当量级能量的天气过程,并不现实。

 

但这给我们留下担心:这种“四两拨千斤”的影响方式必须依赖于高精度的天气监控和云层条件分析。而以记者了解到的情况,尽管中国对雷电机制的研究在世界尚属领先,但在纯粹的云与降水方面的研究方面并不具有大的优势。那究竟是什么在引导着世界规模第一的影响天气事业呢?

 

建造在云上的事业

文:赵妍 雍洁

“从播云作业不确定结果的角度看,执行这种作业的决定应被视作为赌博。资金和资源正在投入于一场离成功遥遥无期的事业。”

 

北京昌平区崔村镇真顺村,人工影响天气作业的炮手又上区里培训了。挺着啤酒肚的果农张卫国这几天笑呵呵的。因为防雹作业的显著效果,自从2001年承包果园开始,张卫国迎来了好几年的丰收。

5 月,是人工影响天气作业在全国进入“备战期”的时间。接着的9月又将是大丰收,因为今年领取上岗证的炮手将用碘化银炮弹再一次保卫张卫国的苹果园。

 

最大模的播云作

这些炮弹平均每颗含1克碘化银,炮弹进入云层后爆炸,释放出碘化银催化剂,一次作业使用20~30克碘化银便能产生效果。碘化银受热会在空气中形成极多极细(只有头发直径的百分之一到千分之一)的碘化银粒子。1克碘化银可以形成1013~1015个微粒,随气流运动进入云中,在温度极低的云层中产生冰晶,从而形成雨或雪。这个过程被称为“冷云催化”,是应用得最广的人工影响天气手段。(详见本刊2008年5月报道《“鸟巢”消雨计划》)

 

因此, 在技术层面, 人工影响天气被称为“播云作业”(CloudSeeding),这个称呼不由让人产生种种关于农业播种的想象。对一个中国农民来说,减少了自然灾害,保住一年的收成,比什么都实在。这个需要作为出发点,直接导致了中国“人影”(人工影响天气)规模居世界首位的事实。

 

“中国播云作业次数远多于世界其他国家的总和。”丹尼尔·罗斯菲尔德教授是以色列耶路撒冷希伯莱大学地球科学学院的教授,在他看来,以干旱和滴灌农业闻名的以色列对降水的需求应当远大于中国,而中国人工影响天气次数之频繁“几乎不可想象”。

 

这一规模有多大?中国气象局的资料表明:1999~2006 年,中国共人工增雨2500 亿吨,每年超过300亿吨,计划到2010年,每年增雨500 亿吨。与此相关,每年在这方面的投资高达数亿元,全国各地为此投入3.7 万人、约7000 门高炮和5000个火箭发射架。

 

“老百姓的需求巨大。”中国气象局人工影响天气中心主任郭学良解释这种巨大作业规模的“群众基础”,“干旱很严重,冰雹灾害很严重,老百姓需要。你不给我作业,每年辛辛苦苦种的粮食,一场干旱、冰雹,什么都没有了。他们靠这个赚钱,结果什么都没有了,你说做不做?”然而,也许老百姓不知道的是,这个颇具科学气息的技术,还未真正得到科学实验的有效论证。美国怀俄明大学大气科学学院退休教授伽柏·瓦利告诉记者,关于人工影响天气最大的问题是播云作业有效性的不确定。这种不确定是指,现有的科学知识不能阐明在何种条件或情况下,播云作业可以产生预期的结果。因此,应用于实际生活中的人工影响天气技术执行情况并不遵循可靠的科学知识。换句话说,播云作业仅仅是在模糊的概念下决定了怎样做,什么时候做以及做什么。

 

理想的情况下,科学应该能够给出“人影”作业成功机率的评估。然而,研究大气科学的伽柏·瓦利最终认定,即使是这种评估在现在也是不可能的。涉及天气变化的大气科学是一个充满复杂变量的学科,云层条件差异很大,而且这些条件只有通过一系列指标,如雷达反射率、回波高度、飞机观察等才可以被诊断。这些指标很重要,但却是不充分的。目前所掌握的知识,并不能估量播云作业的负面结果。

“从播云作业不确定结果角度看,执行这种作业的决定应被视作为赌博。资金和资源正在投入于一场离成功遥遥无期的事业。”瓦利教授说。

 

“各省自管头顶天”

眼下投资这场事业的,是中国各地地方政府。

 

“人工影响天气作业的费用主要来自于地方政府。”郭学良主任说。2007年中国气象局人工影响天气中心成立,承担国家级人工影响天气业务建设。全国逐步形成了以气象部门组织实施、地方投入为主的国家、省、市地、县四级人工影响天气业务制度。

 

各省的“人工影响天气办公室”是当地气象部门气象业务的一部分。人工影响天气作业由各省气象局负责技术管理,各地省政府进行行政管理。省人影办统一协调作业,决定火箭点、炮点布置。作业前需申请空域,由空军管理部门控制。

 

一般情况下,由省级人工影响天气办公室发出人工影响天气作业通知,相关各级单位做好作业准备。区县气象局发现作业条件时,向上级人影办汇报,人影办向空军申请协调空域,得到安全发射指令后,召集各作业点炮手进行作业。

 

这种实质上以省级人影办为主导的机制,将人工影响天气作业引入“各省自管头顶天”的境况。

 

当然,这种行政划区的做法并非中国独有。在人工影响天气技术的发源地美国,也是由各州政府主导管理人工影响天气作业,具体涉及的管辖部门在各州之间也有所差别。以瓦利教授所在的怀俄明州为例,批准发放“人影”牌照的是怀俄明州工程办公室,但在批准前必须由州水资源开发委员进行协调。

 

与中国各省“自上而下”展开作业的情况不同的是,美国开展人影作业项目更像是“自下而上”。个人和团体获得人影作业牌照后,还得作出项目环境影响评估。他们必须证实人工影响天气的行为不会带来负面影响。

 

当然实践这样的政策在瓦利教授眼里存在太多变数。“因为评估起来非常困难,太多因素需要被考虑。”他说。正是由于评估的困难,美国多数的州并不开展“人影”作业。即使作业,也只限于一小部分团体申请,主要用于增加降雨量。俄罗斯也有“人影”作业,2007年他们甚至在红场阅兵前使用了这一手段,而这在美国是坚决不允许的。

 

云水争夺战

美国人的顾虑不仅于此,云层具有流动性的性质,让云水资源的法域问题一直备受争议,这个问题在中国尤为突出。

 

“我们国家现在希望达到省与省之间的协调,能够更多地增加降水,就是要跨区域作业。”郭学梁说,“一块云,如果单独作业就是省里的管辖范围,跨区域作业就是说大家联合来作业,降水量可以更大一些。让各省联合起来都降水,不仅考虑自己的利益,也考虑干旱地区。干旱地区跨的范围也很大。我们希望几个省联合起来,都降下来,这样不管是哪个省都有好处。”

 

这种理想化的跨区域合作模式在人影作业经费来自各地财政的现实面前,仍然是一件“任重道远”的事情。以省内协调主导的机制直接导致的是省际间评估标准不统一。各省独立制定评估标准的做法,使得目前为止没有全国性的评估报告。因此郭学良主任在谈及评估效果时将“农民觉得有效”作为有力证据。“农民不让撤作业点,”他说。

 

而这种“农民觉得有效”的评估也存在内部矛盾。郭学良也明白,地方气象局应天气变化作出防雹干旱决策时,并不能协调全部农民的利益。他举例说,青海的牧区每年到了春季干旱缺水,但是牧民不希望降水,因为老是下雨,羊蹄就会发烂,他们希望雨水量适当。但是对于有些需要水资源的部门,比如水电部门,需要水越多越好,这就是矛盾。

 

矛盾远不止此。在“人定胜天”的热情背后,各地人影办工作开展得如火如荼。然而,这种热情有时带来的却是另一番局面。

 

早在5 年前,河南就已经上演了一次轰动全国的雨水争夺事件。2004 年7 月9日下午,从河南南部向东北方向飘移来一片携带丰富水汽的云块,久旱无雨的平顶山、驻马店、漯河、许昌、周口5市为抢夺云水资源,纷纷投入大量的人力和物力竞相实施人工增雨。

 

中科院寒区旱区环境与工程研究院研究员陈广庭在接受《北京科技报》采访时曾对这一现象表示担忧:“从理论上讲,在一定时期内,同一片云系的云水资源如果没有及时从大气循环中得到补充,其拥有的空中水资源就是恒定的,如果在一个地方实施人工增雨,云系下游的地方降雨就要减少,下游即使实行人工增雨,成效也会受到影响。”

 

如果云水资源争夺是地方协调的缺失,那么发生在昌平崔村镇真顺村的“小插曲”就反映出作业人员管理的问题。

 

真顺村张国岳副主任告诉记者,一位村里的炮手因醉酒与人打赌,擅自发射炮弹。尽管在雷达监控下,这场闹剧被区气象局及时制止了,但是对于空域和环境的负面影响可见一斑。

 

一个求雨式?

瓦利教授以一句略带诙谐的话结束记者的采访:“我们应该明白,许多社会活动仅仅因为心理因素和政治影响而被认为是有用的。比如使用焚香跪拜、动物祭祀等仪式求雨。作为科学家,我无法证实它的有效性。但是我也无法否认,这些行为毕竟令人充满希望。”尽管这位美国科学家研究了“人影”技术一辈子,但看来他并不支持大规模应用这项技术。

 

瓦利并不是惟一这样表态的科学家。美国国家大气研究中心气象学家丹尼尔·布雷德也认为,人工降雨的效果令人鼓舞,但有很多夸大之辞,“这不光损害了大气科学和人工影响天气,在整体上对科学来说都是个损害。”20 世纪70 年代末,有2000 万美元的联邦研究经费用于研究人工影响天气,而现在专门研究如何人工降雨的经费已经取消了。

 

丹尼尔·罗斯菲尔德的国家30年来都站在人工降雨的技术巅峰。以色列应用的是地面燃烧焰剂和飞机播撒碘化银,据说这样的手段能增加15%~20%的雨量。在中国则主要靠高炮作业。发射到云层的碘化银炮弹是用军队过期“三七”炮弹改装的。高射炮也是军用淘汰下来的设备,它的前身是无缝钢管制作的土炮,发射内装碘化银的礼花弹。依靠这些装备,据评估每次作业也能增加10%~23%的雨量。

 

然而近年来,罗斯菲尔德的观点略有变化,他建议记者与其关注人工降雨,不如去关注中国的空气污染问题。“播云作业和空气污染对天气产生的影响,实际上是一样的,它们对云层的影响作用基于相同的物理准则。”罗斯菲尔德说,“已有研究成果表明了,无论哪个国家,靠蓄意播云作业影响降水,效果都赶不上因空气污染而引发的变化。”

 

但对于郭学良主任来说,作为全国“人影”事业的领头人,当务之急还是如何建立全国范围内的评估机制和促成跨区域合作,把工作规范起来,把“乱象”问题解决掉。毕竟从中国的国情出发,“人工影响天气”的庞大需求已经是不能忽略的存在。“既要发展,也要解决吃饭问题;既要保护环境,还要维持老百姓的生存。这就是现实问题。我们做人工影响天气的目的是应对自然灾害,很明确,不是为了发展气象武器或别什么,仅仅只是应对自然灾害而已。”

 

人工影响天气简史

从避雷针开始,到往云层里播撒食盐、干冰和碘化银,影响天气的尝试,几乎可以说古已有之。

 

1、从避雷针开始

人类最早影响天气的科学尝试,也许应该追溯到避雷针。避雷针一般认为是富兰克林在1749年发明。实际上首次有科学根据的人工影响天气建议是美国气象学者伊斯派于1839年提出的,他认为在潮湿的空气中可用烈火产生上升气流来造云致雨。

 

2、不成功的尝试

使用炮击消除冰雹的做法到最近30 年才普遍使用,但是最早的尝试是在1896 年,一位意大利市长斯汀格使用一个2米高的大炮产生冲击波来消除冰雹,在实验的2 年之内没有雹灾发生。1918 年,法国科学家把装满液化气体的炮弹发射到空中。1921年和1924 年,美国科学家两次用飞机向云层播撒带电沙粒,试图促使云层碰撞而降雨。这些实验基本上都失败了。

 

3、朗缪尔-沙弗尔实验

历史上首次成功的人造雨雪发生在1946 年11 月13日,由美国通用电气公司聘请的化学家艾尔文·朗缪尔设计实验,他的助手文森特·沙弗尔驾驶飞机,在马萨诸塞州格雷洛克山上空把2.7千克干冰倒在云层中,引发了一场暴风雪。图为朗缪尔,1932 年诺贝尔化学奖得主。

 

4、中国的第一次

中国最早做的人工降雨是在1958 年,吉林省这年夏季遭受到60年未遇的大旱。这次作业用的是食盐,由空军二航校的飞行员周正驾驶一架杜-2型轰炸机,在云层播撒了将近200千克。杜-2型轰炸机是当时解放军的主力机型,这次行动也是一次准军事行动。

 

5、引导天雷

最早的人工引雷实验应该是法国人做的。但纽曼等人利用火箭拖导线技术,于1960 年在美国最早实现了真正实用意义上的人工引雷。20世纪70 年代,研究者们发现用红外或紫外激光也能实现引雷。

 

6、阻止飓风

20 世纪60年代美国军方秘密启动了“风暴狂人”项目,试图在大西洋上使用人工降雨技术来改变飓风的生成规律。这个计划只对少数的飓风进行了测试,因为资料还未解密,至今也不清楚该项目是否成功。

 

7、被禁止的气象武器

1967~1972年,美国曾进行过“中间人—爱国者行动”,利用飞机播撒干冰的方法人工降雨,延长雨季,用于截断越南的“胡志明小道”。这一行动先后出动2600架次飞机,造成山洪暴发,杀伤巨大。1978 年,一项国际条约禁止了将人工影响天气用于军事和敌对目的。

 

8、中国人的应用

1987 年5 月,大兴安岭特大火灾中发射了降雨弹4700 发,据说在一定程度上减小了火势。20 世纪90年代,国外对人工影响天气的兴趣开始减小。2009 年2 月,中国北方地区发生了38年罕见的干旱,很多地方使用碘化银炮弹促使增加降水,使人工增雨在中国成为新话题。

 

追踪雷电的轨迹

文/ 桂祺莹

 

雷电是大气中最神秘也最强大的现象之一,利用火箭研究天然雷电的特性,以便进一步对其施加影响和利用,减少气象灾害,是大气科学家长期以来的一个梦想。

 

山东滨州,人迹罕至的棉花地,零零落落的简陋平房里,中科院工作人员正在检查设备。这天是2008 年6 月29 日,1个小时后,雷公如约出现,工作人员想抢在他挥动雷神之锤,发出可怕的炫目亮光之前,用专用引雷火箭在天地间触发大气放电现象,也就是我们所说的闪电。

 

众所周知,对雷电的研究最早能追溯到1752 年6月,本杰明·富兰克林在费城完成了著名的“风筝实验”,从实验知道了雷暴云带有电荷。随后,许多科学家投身到雷电研究中,发展出一整套雷电观测、研究、防范的科学体系。在“风筝实验”过去200多年后,整个科学界对于雷电的基本物理过程有了一定认识,但有些问题仍未解决,对防雷产品的检测大多也仅停留在实验室模拟雷电场景阶段。

 

“一方面,直击雷电灾害的防护工作与以前相比未有本质上的提高,而另一方面,随着微电子设备的迅速发展,雷电带来的灾害却在不断升级,雷电造成的人员伤亡已使其成为中国仅次于暴雨洪涝、气象地质灾害之后名列第三的气象灾害,中国每年因雷电造成的经济损失高达亿元以上。如果能把雷电引到地面,深入研究雷电物理机理和雷害形成的机理,就能对其进行较好的防护,从而减小损失”,中科院大气物理研究所的郄秀书研究员说。

 

把雷电引到地面,目前通用的方法是火箭引雷,就是在适宜的雷爆条件下,通过一枚小型火箭将雷电人为地引到地面。过去人们很难对雷电进行直接测量,因为不知道它会打到什么地方。火箭引雷却能把雷引到预先设定的地点,以便集中现代化设备对雷电进行观测、研究,使本来随机发生的雷电在可控状态下进行,从而获得近距离研究雷电的机会。

 

捕捉雷的地方

火箭和雷电第一次亲密接触由法国人促成,中国则开始于1974年。这年原兰州高原大气物理研究所用防雹用土火箭,进行了人工引雷的尝试。目前,仅有法国、美国、中国、日本和巴西拥有这项技术。自2005年起,中国科学院火箭引雷实验小组开始在山东滨州地区开展实验。

 

滨州的这片棉花地里的简陋平房是实验人员的宿舍,距离宿舍直线距离1000米的地方有一个小小的铁皮房子,它实际上是一个“法拉第笼”,笼内安装有雷电流测量设备。法拉第笼旁边70米处是火箭引雷的控制室。控制室很简单,一张桌子,上面摆满了各种设备,分别是大气平均电场仪控制盒、光纤发射机、快慢天线电场变化仪控制盒和记录雷电数据的电脑和示波器等。它们都连着很长的线,光纤连接到火箭发射架上的光纤接收机,来控制火箭的发射,电缆线连接到电场探测设备的室外探头,用来传输雷电产生的电场变化信号。

 

法拉第笼,从物理学上讲,是一个密封的金属腔体,它是最早由英国物理学家法拉第根据静电平衡原理利用金属空腔隔离静电场影响所采用的一种结构。1876年, 法拉第的学生麦克斯维提出将法拉第笼结构用于雷电防护,以减小雷击所造成的损失。

 

中国资深防雷专家王时煦教授在负责 1958年人民大会堂工程的电气和防雷设计中率先采用了法拉第笼结构,将人民大会堂工程结构中的梁、板、柱以及基础内的所有钢筋全部焊成一体。这样,当有空腔的导体放入电场中时,导体中的电子会在外电场作用下发生移动,最后达到静电平衡——电子不再定向移动。此时金属空腔的内表面上处处没有电荷,电荷只能分布在腔体的外表面。由电场唯一性定理,腔内没有电场,电位处处相等,整个腔体是个等位体。这样一来,整幢建筑物实现了等电位连接,空腔导体隔离了外电场的作用,使外电场不能透入空腔内部,从而达到防雷的目的。

 

现在,法拉第笼已成为火箭引雷实验的标配。笼内所配的电流测量设备有同轴分流器和Rogowski 线圈,笼外顶部是5米长的引流杆,雷电最终会引向这里。在法拉第笼旁边是火箭发射架,发射架上装有引雷专用火箭。这是最新的型号,2008年由中科院大气物理所与陕西中天火箭公司合作研制,全称为“人工引雷专用火箭YL-1”。这种火箭全用复合材料制成,分伞仓、开伞装置、钢丝绳、发动机和尾翼几个部分。它具有空中抛伞和放线功能,放出的0.2毫米钢丝绳能有数百米长,为了增加导线的机械强度及耐火强度,有的导线外面还包上一层尼龙,导线末端和引流杆相连。

 

工作人员仔细地检查了各条线路,检查完毕后,他们回到控制室,等待雷神的到来。“引雷也算是靠天吃饭,闪电不来,一点办法都没有,”参加引雷实验的现场科研人员介绍说。两个小时后,雷神没有如期而至,他们回到宿舍休息。

 

凌晨两点,电话突然响起,是山东省气象局打来的,雷暴马上要来了。电脑液晶显示屏幕上,只见一个巨大的云团如变形虫一样,迅速地挪向滨州地区。

 

大家迅速套上雨鞋雨衣再次奔向控制室。这时,外面狂风大作,风中无形的气流烦躁地上下翻滚,很快就大雨瓢泼。一个踉跄,雨鞋陷入湿软的土地,一个工作人员摔倒在地上,他赶紧用手将雨鞋从泥地中拔出,套在脚上,正当他要继续前行时,一个闪电咣当打在离他不远的地面。管不了那么多,大家匆匆忙忙往控制室奔。宿舍和控制室的直线距离很近,但要绕过湿软的棉花地,天气又恶劣,往往到了控制室,鞋子里全是雨水,冰冷冰冷的。10分钟后,工作人员全体到达控制室。

 

当火箭引雷入地

工作人员手持对讲机,眼睛瞪着液晶屏上记录的曲线,时不时用余光看看外面的棉花,另一只手则放在激光发射机的小红点上,准备随时按下按钮。这些曲线来自“大气平均电场仪”,用于监测雷暴产生的电场变化。雷电发生前,云层中的电场将会影响地面的电场。不一会儿,屏幕上的曲线开始眼花缭乱起来。“根据地面上的电场强度,可以大概推断云层中的电场强度,以确定引雷时间。”工作人员解释说。

 

外面的风不断扫过棉花地,闪电也绵延不绝。“这不是引雷的好时机,虽然雷暴已当顶,但风太大,闪电太密集。”工作人员解释说,风太大容易把火箭吹跑,而闪电太密集也不好,容易在火箭上升的过程中发生自然击穿。

 

什么是自然击穿呢?佛罗里达理工学院的约瑟夫·杜艾尔曾打过一个比喻:可以想像一个三明治,地球和地球大气上方的电离层是两片导电性极好的面包片,而中间的地球大气却是良好的绝缘体。大地带负电荷,而电离层则带正电荷,两者间的电压相差约有30万伏。在雷雨云中,上升气流和下降气流导致水分子相互碰撞,雨滴就会带上电荷,然后雷暴云会形成不同极性的电荷区。当这些电荷积蓄到一定数量和强度时,就会发生击穿放电。杜艾尔虽然用了很好理解的比喻解释闪电的形成过程,但他本人并不认同这种说法,因为多年以来,研究人员还是没能观测到足够强大、可以导致闪电释放的电场的存在。

 

30分钟后,风小了很多,起码棉花没摇晃得那么厉害,闪电也消停了些。依据大气平均电场仪参数判断,该是出手的时候了。“引雷时机目前并没有一个定量化的标准,具体什么时候发射火箭,除了电场仪给出的数据外,在一定程度上还要靠经验。”工作人员毫不犹豫地按下激光发射机上的红色按钮,几乎在同一时间,发射场的火箭拖着长长的导线,以每秒200米的速度冲向浓密的乌云,在雷暴云和地面之间形成了一个天地通道。火箭在雷暴电场下上升,如果雷暴云带负电荷的话,由于静电感应,火箭头部带正电荷,导线一端带负电荷,引流杆顶端则会带正电荷。火箭离雷暴云越近,感应的电荷越多,电压差达到一定程度时,“啪”一声,闪电顺着火箭上的钢丝猛扎到地面。引雷成功。火箭残骸则随降落伞缓缓落到地面。

 

乍一看这个工作没什么太大的难度,不过是发射一枚小火箭而已,但有太多的因素影响引雷的成功。追踪雷电不像去迪斯尼看米老鼠,去了就能看到。大自然也需要喘息,不知道哪里确切能有闪电。除了靠天吃饭,火箭发射速度也很关键,因为太快会把导线拉断,引雷就难以成功;太慢不能冲破火箭头部的屏蔽电荷层,同样无法引雷落地。

 

中的信息

当年,富兰克林在进行风筝实验的同时,还使用原始的蓄电池莱顿瓶做了一系列动物试验。这些试验包括:要用多少个小莱顿瓶才能电死一只鸡?如果换成火鸡,需要多大的莱顿瓶?为什么被电死的火鸡尝起来味道比用一般方法杀死的火鸡美味?据说富兰克林敢于冒险进行风筝实验的动力,就是为了给他的莱顿瓶充电。现在,很多人也有这样的幻想,通过火箭引雷蓄电。

 

地球上每天会有800 万次雷电。一次闪电, 云和大地间的电压可达1 亿伏,电流强度可达10 万安培,闪电的长度可达1万米,电火花的长度也只有十几厘米,闪电的功率可达100亿千瓦,是我国葛洲坝水电站发电功率的几千倍。雷电的确是一种强大的能源,能不能把这些能量安全地“引导”到地面上来,然后使本来随机发生的自然雷电,在人工可控的状态下服务于人类?

 

“想法很好,但需要走的路还很远。闪电的持续时间很短,一般就是一秒左右,就一次闪电而言,总的能量并不很多。要知道,收集雷电的电能并不像放个水盆接水那么简单。我们并不知道它发生的时间和位置,怎么有效的收集?风能有大气的环流系统支撑,知道大的趋势,雷电不能。”工作人员说。

 

除此以外,有报道称“北京延庆县许家营的一次人工引雷试验后,玉米地结出的玉米产量高于其他地块四倍以上。”记者查看了原始文章,文章作者意思是说在“收获时发现闪电击地点及闪电主分流电流通路附近的大田玉米单株双穗率和雄花结穗率比对照地段高出4倍和2.8倍”。而在山东引雷实验期间,雷电击中的地方,由于电流入地后的径向流动,半个月后,发现雷电击地点附近的棉花都死掉了。雷电对农业的作用究竟怎样,看来还需更广泛深入的研究。

 

如此说来,火箭引雷目前最重要的目的还是更好地研究雷电的物理机理和电磁辐射效应,积累原始数据。

另外,可以用火箭引雷对雷电防护设备和技术进行效果检验。记者打电话至普天中普防雷公司,询问避雷针是否通过测试,客服给出的答案是避雷针都没有测试,也没法测试。没有测试如何保证品质?

 

工作人员说,在工程应用上,除了能检验防雷产品的优劣,火箭引雷还能检验雷电定位网的探测效率和定位误差。雷电定位网实时监测雷电发生的位置和时间,对于雷电引起的输电线路故障和森林火灾位置的判断非常有用。但是雷电定位网确定的闪电位置是否准确,可以用火箭引雷来检验。国外在这方面已经做了很多工作,国内类似的工作目前还很少。“这些工作正是我们正要着手去做的。”

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