韓吉辰

今年5月12日的四川汶川大地震給人民留下了痛苦的回憶.雷電與地震一樣，破壞力也很強(qiáng).那空中的霹靂和轟隆隆的雷聲總能帶給我們強(qiáng)烈的震憾.

雷電是夏秋季節(jié)常見(jiàn)的自然現(xiàn)象，經(jīng)常有巨大的破壞力.雷電是不可避免的自然災(zāi)害.地球上任何時(shí)候都有雷電在活動(dòng).據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界每年因雷電造成的經(jīng)濟(jì)損失約10億美元，死亡3 000人以上.因此，了解雷電的規(guī)律，掌握先進(jìn)的“避雷”措施是十分必要的.

“富蘭克林避雷針”

美國(guó)科學(xué)家富蘭克林在250多年前(1752年)，冒著生命危險(xiǎn)，用風(fēng)箏把“天火”引到地面，從而揭開(kāi)了雷電的秘密.根據(jù)雷電產(chǎn)生和危害特點(diǎn)的不同，雷電可分為以下四種：直擊雷、球形雷、感應(yīng)雷、雷電侵入波.其中直擊雷最為常見(jiàn)，富蘭克林設(shè)計(jì)發(fā)明了“避雷針”，不知避免了多少生命財(cái)產(chǎn)的損失！

目前，防直擊雷的主要措施是在建筑物上安裝“富蘭克林避雷針”，它的保護(hù)范圍似一把傘，保護(hù)半徑只有避雷針安裝高度的1～1.5倍那么大.因此，當(dāng)建筑物很大時(shí)，就要在上面裝許多支避雷針.特別是平頂?shù)拇蠼ㄖ?，避雷針排列成行，宛如針林一般，這樣，防直擊雷安裝的避雷針就變成了避雷網(wǎng)、避雷帶.一套完整的防雷裝置包括接閃器、引下線和接地裝置.上述的針、線、網(wǎng)、帶實(shí)際上都只是接閃器.接閃器是利用其高出被保護(hù)物的突出地位，把雷電引向自身，然后通過(guò)引下線和接地裝置把雷電流泄入大地，以此使被保護(hù)物免遭雷擊，這種“避雷”設(shè)備需要精心保養(yǎng)和不斷維修.

但是，由于雷電的形成原理十分復(fù)雜，它的爆發(fā)能量非常巨大，因此雷電仍然在肆虐著人類.尤其在信息時(shí)代的今天，建筑物越來(lái)越高，電信通訊網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越密集，每年由于雷擊造成的經(jīng)濟(jì)損失還是高達(dá)10億美元.因此，科學(xué)家不斷以新思路、新技術(shù)設(shè)計(jì)新的防雷電設(shè)施，如新型避雷帶、法拉第網(wǎng)、高脈沖避雷針等，取得了一定的效果.

變“被動(dòng)引雷”為“主動(dòng)引雷”

我們知道，各種“避雷針”實(shí)際上都是“引雷針”，將高空的雷電接引到地下釋放電荷，這是被動(dòng)引雷，被保護(hù)的高大建筑、油庫(kù)等，仍然處于危險(xiǎn)之中.能不能變“被動(dòng)引雷”為“主動(dòng)引雷”呢？

讓雷電遠(yuǎn)離保護(hù)對(duì)象，這是一個(gè)全新的思路??！請(qǐng)看我國(guó)科學(xué)家做的“人工引雷”實(shí)驗(yàn)：烏云翻滾、電閃雷鳴，只見(jiàn)一枚火箭騰空而起，帶著一根細(xì)如馬尾的鋼琴絲，從地面直飛到千米高空，鉆入積雨云中.這時(shí)奇跡出現(xiàn)了：張牙舞爪的閃電不見(jiàn)了，震耳欲聾的雷聲消失了，瞬間，一道耀眼的閃電順著金屬絲從云層直擊地面，巨大的雷電能量順著鋼琴絲猛扎入指定地面.在這里，兇惡的“雷公電母”被人們征服了！自1989年8月起，我國(guó)共研制出幾百枚引雷火箭，用鋼琴絲做導(dǎo)線，將地面一端深埋入地中，已經(jīng)獲得50%以上的成功，將“雷公電母”引入指定地點(diǎn).我國(guó)這項(xiàng)引雷新技術(shù)開(kāi)辟了“讓雷電遠(yuǎn)離保護(hù)對(duì)象”的新途徑，已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，目前，世界上只有法國(guó)、美國(guó)、日本、巴西和中國(guó)掌握了人工引雷技術(shù).

由我國(guó)自行設(shè)計(jì)制作的“人工引雷火箭”技術(shù)非常先進(jìn)，裝有特殊設(shè)計(jì)的降落傘，可防止“火箭”降落時(shí)對(duì)地面物體造成破壞.現(xiàn)在科學(xué)家利用地球衛(wèi)星對(duì)雷電進(jìn)行監(jiān)視觀測(cè)，可以預(yù)測(cè)800公里以內(nèi)巨大雷電發(fā)生的時(shí)間地點(diǎn)，提前發(fā)出警報(bào)，采取相應(yīng)措施，用來(lái)防范雷電的危害.

在“人工引雷”的基礎(chǔ)上，科學(xué)家進(jìn)一步研制出“定向引雷車(chē)”，車(chē)上載有雷電監(jiān)測(cè)儀、引雷火箭、火箭發(fā)射架、遙控點(diǎn)火器和通訊設(shè)備等先進(jìn)設(shè)備.根據(jù)需要可以開(kāi)到預(yù)定地點(diǎn)，利用儀器監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)有雷暴云產(chǎn)生可能威脅“保護(hù)對(duì)象”時(shí)，指揮中心就立即下令發(fā)射引雷火箭，將雷電在高空中引發(fā)，避免發(fā)生在保護(hù)地區(qū).

另外，現(xiàn)代人類航天事業(yè)發(fā)展很快，其中各種航天器穿越雷雨云層時(shí)，如何避免雷擊就是一個(gè)重要課題.現(xiàn)在科學(xué)家將一批特制的小火箭射向積雨云層，這些小火箭頭部帶有金屬小圓球，結(jié)果有60%的小火箭誘發(fā)了電閃雷鳴，開(kāi)辟了一條空中安全通道，就像戰(zhàn)時(shí)工兵掃清道路上的“地雷”，使大部隊(duì)能安全通過(guò)一樣.

神奇的“激光避雷針”

20世紀(jì)人類有四個(gè)重要的發(fā)明：原子能、半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)、激光.由于激光具有極好的單色性、高亮度和良好的方向性，能量非常集中，而且便于人工控制，所以自激光出現(xiàn)以來(lái)得到了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用.

那么，激光又與“避雷針”有什么關(guān)系呢？原來(lái)，一定強(qiáng)度的激光射出，沿途可以很快把空氣電離，產(chǎn)生一條導(dǎo)電的通道，閃電就會(huì)乖乖地沿著這條通道走了，到了接近地面時(shí)，便會(huì)在預(yù)先準(zhǔn)備好的傳統(tǒng)避雷針上放電.這種方法可以更有效地誘導(dǎo)云層的電荷通過(guò)“富蘭克林避雷針”放電，從而大大提高了傳統(tǒng)避雷針的效率.

科學(xué)家還成功地進(jìn)行了“激光引導(dǎo)雷電”試驗(yàn)，將高功率的激光聚集反射，照射到雷雨云上面，強(qiáng)烈的激光可以改變?cè)茍F(tuán)的導(dǎo)電走向，使雷電按照人們的意愿，在預(yù)定方位的云層之間放電，這樣雷電就不會(huì)落到地面了.這個(gè)激光試驗(yàn)意義很大，成本比較低，也比較靈活，是很有發(fā)展前途的一種方法.

不久的將來(lái)，靈巧的“激光避雷針”可以設(shè)置在機(jī)場(chǎng)、醫(yī)院和核電廠等重要地方，有效地保護(hù)人類.

“放射性同位素避雷針”

早在1914年物理學(xué)家就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)：利用放射性物質(zhì)能使空氣電離的原理，可以增強(qiáng)避雷效能.近年來(lái)許多先進(jìn)國(guó)家，研制出了新奇的“放射性同位素避雷針”.

“放射性同位素避雷針”的避雷原理，與富蘭克林避雷針的原理基本是一樣的.所不同的是前者發(fā)射的射線，使避雷針附近的空氣大量地電離，主動(dòng)地打開(kāi)一條與云中電荷相通的放電通路.你想，這么多離子在空氣中移動(dòng)，足以形成一條電的通路，把云層中的閃電引下來(lái).

“放射性同位素避雷針”能及早放電，使保護(hù)區(qū)內(nèi)無(wú)閃電產(chǎn)生，且避雷功能更為強(qiáng)大，保護(hù)范圍也大得多.放射源一次裝上后，使用一二百年是沒(méi)有問(wèn)題的.

放射性同位素避雷針的類型很多，結(jié)構(gòu)大體相同，都是由下列各部分組成的：一根尖頂?shù)慕饘贄U，一個(gè)與桿絕緣的金屬錐體，錐體上裝有放射源，錐體四周下垂三根飄帶狀的接觸天線，一個(gè)與桿連接的金屬環(huán)，中央的金屬桿是深深接地的.它的保護(hù)范圍比同樣高度的“富蘭克林避雷針”大十幾倍到幾十倍.

在歐洲雷電最頻繁的意大利和西班牙，許多易受雷電影響的建筑，如無(wú)線電發(fā)射臺(tái)、變電站、燃料油庫(kù)或天然氣貯存庫(kù)、軍工廠、核工廠都裝置了這種新型的避雷針.對(duì)一些有保存價(jià)值的古代遺跡，如雅典的衛(wèi)城、西班牙的參坦達(dá)紀(jì)念碑，也采用了這種新型的避雷針.我國(guó)廣州的石油化工廠、南京的棲霞山化工廠、四川的維尼倫廠等也采用了放射性同位素避雷針，北京的長(zhǎng)城飯店最近也已采用，效果明顯.

由于所使用的放射性物質(zhì)是嚴(yán)格密封的，對(duì)建筑物下面的人沒(méi)有絲毫危害，是絕對(duì)安全的.現(xiàn)代核技術(shù)與電子技術(shù)及材料技術(shù)一樣，將成為人類生活不可分割的一部分！