雷電的功與過(guò)

趙國(guó)慶 趙鎮(zhèn) 趙曉麗

摘要：雷電是發(fā)生在大氣層中的一種自然放電現(xiàn)象。放電的同時(shí)伴有閃電和雷鳴，放電時(shí)產(chǎn)生的光是閃電，閃電使空氣受熱迅速膨脹而發(fā)生的巨大聲響是雷鳴。大家都知道雷電對(duì)人類(lèi)和自然界產(chǎn)生的危害不勝其數(shù)，但對(duì)雷電的益處知道的較少，任何事物都有它的兩面性。雷電它孕育了世界萬(wàn)物，同時(shí)也會(huì)給萬(wàn)物帶來(lái)災(zāi)難，危及到人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全。雷電造成的災(zāi)害程度和范圍日益擴(kuò)大，對(duì)各行各業(yè)都造成極大破壞，經(jīng)濟(jì)損失急劇增加。雷電已被聯(lián)合國(guó)國(guó)際減災(zāi)委員會(huì)確定為對(duì)人類(lèi)造成最嚴(yán)重危害的十大自然災(zāi)害之一，并被國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）確定為“電子化時(shí)代的一大公害”。但是在雷電發(fā)生的一瞬間，氧氣在放電的條件下可以產(chǎn)生臭氧，保護(hù)地球上的生命免受紫外線的傷害.另外打雷還可以固定空氣中的氮?dú)?，使其生成硝酸鹽，為農(nóng)作物提供肥料，有利于植物的生長(zhǎng)。雷電能制造負(fù)氧離子。負(fù)氧離子又稱空氣維生素，可以起到消毒殺菌、凈化空氣的作用。給我們的生活帶來(lái)有利的一面。通過(guò)分析雷電的種類(lèi)及防護(hù)措施，以及雷電在生活、農(nóng)業(yè)、能源等方面的優(yōu)勢(shì)，提出科學(xué)依據(jù)，以期合理利用雷電優(yōu)勢(shì)減少危害，使之促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：雷電;災(zāi)害;利與弊

1引言

我國(guó)的雷電災(zāi)害高發(fā)期是6-8月，高發(fā)時(shí)段是15-17時(shí)。臨汾市平均雷暴日數(shù)為25.8天，最多年份出現(xiàn)在1991年，為39.8天，最少的年份出現(xiàn)在2009年為12.9天;從空間分布看，雷暴日數(shù)東西兩山較多，平川較少。

雷電災(zāi)害是“聯(lián)合國(guó)國(guó)際減災(zāi)十年”公布的最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一。最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，雷電造成的損失已經(jīng)上升到自然災(zāi)害的第三位，全球每年因雷擊造成人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失不計(jì)其數(shù);據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年因雷擊以及雷擊負(fù)效應(yīng)造成人員傷亡達(dá)3000-4000人，財(cái)產(chǎn)損失在50億元到100億元人民幣。據(jù)《氣象災(zāi)害叢書(shū)——雷電災(zāi)害》數(shù)據(jù)顯示，超過(guò)七成的雷電災(zāi)害發(fā)生在民用、電力、文體教醫(yī)場(chǎng)所和廠礦倉(cāng)儲(chǔ)等行業(yè)。

2雷電的過(guò)

2.1雷電災(zāi)害的形式：

雷擊主要有下列幾種形式：

2.1.1直擊雷：帶電積云接近地面與地面凸出物之間的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到空氣的介電強(qiáng)度（25 ～ 30kV /mm）時(shí)發(fā)生的放電現(xiàn)象，稱為直擊雷。它會(huì)造成建筑物毀壞，人畜傷亡、電力和通信線路中斷、油庫(kù)爆炸和誘發(fā)森林大火等。

2.1.2感應(yīng)雷：除了這個(gè)直擊雷外，影響我們?nèi)粘Ｉ畹闹匾木褪歉袘?yīng)雷。帶電積云接近地面凸出物時(shí)，在其頂部感應(yīng)出大量異性電荷，當(dāng)帶電積云與其他部位或其他積云放電后，凸出物頂部的電荷失去束縛高速傳播形成高壓沖擊波。此沖擊波由靜電感應(yīng)產(chǎn)生，具有雷電特征，稱為靜電感應(yīng)雷。雷電流在周?chē)臻g產(chǎn)生迅速變化的強(qiáng)磁場(chǎng)，在鄰近的導(dǎo)體上感應(yīng)出很高的電動(dòng)勢(shì)，該電動(dòng)勢(shì)具有雷電特征，稱為電磁感應(yīng)雷。由于帶電云層的靜電感應(yīng)和強(qiáng)大的瞬間變化的雷電流在泄放過(guò)程中產(chǎn)生的電磁感應(yīng)作用，易在各種管道上感應(yīng)出高電位，在各種導(dǎo)線上（如電力電纜、通信電纜、控制信號(hào)線、電話線等）感應(yīng)出雷電過(guò)電壓波，可達(dá)幾十萬(wàn)至幾百萬(wàn)伏，這些過(guò)電壓波沿著這些線路進(jìn)入室內(nèi)，毀壞內(nèi)部設(shè)備和造成人員傷亡。它主要對(duì)微電子設(shè)備、通訊系統(tǒng)、自動(dòng)化控制系統(tǒng)、家用電器等造成破壞。

2.2雷電危害區(qū)域：

容易遭受雷擊的地方一般來(lái)說(shuō)，土壤的電阻率較小或者電阻率變化非常明顯的地方容易發(fā)生雷擊事件。例如：山坡與稻田接壤處、地下水位高的地方、低洼地區(qū)等。另外，鐵塔、煙囪等高大建筑物，也容易遭受雷擊。戶外由于樹(shù)木比較高大，容易受雷擊。室內(nèi)，水管、暖氣、家用電器等金屬體導(dǎo)電性強(qiáng)，所以容易造成雷擊。沒(méi)有連接避雷設(shè)備的室外太陽(yáng)能熱水器也很容易造成雷擊事件。

2.3防護(hù)措施：

防御措施根據(jù)氣象防雷技術(shù)理念，對(duì)雷電災(zāi)害的防護(hù)應(yīng)視為一個(gè)系統(tǒng)工程，強(qiáng)調(diào)全方位防護(hù)，綜合治理，具體采取以下5種防護(hù)措施。

一是等電位連接：就是把各種金屬物用粗的銅導(dǎo)線連接在一起，使各種金屬連成一個(gè)整體，使得金屬表面電位相等。由于各金屬體處于同一電位，所以不存在電位差，就像站在高壓線上的小鳥(niǎo)，不論這些金屬物電位升得多高，附近行走的人都不會(huì)有危險(xiǎn)。

二是安裝避雷針：避雷針是一個(gè)接地的金屬裝置，低端與接入大地的地網(wǎng)相連，最高點(diǎn)要高過(guò)所在建筑物頂端，且最好是針狀，這樣可以在雷雨天氣中吸引雷電，而雷電通過(guò)避雷針將電流傳到大地，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物的防雷電作用。

三是避雷器分流：把室外多條導(dǎo)線并聯(lián)一種避雷器后再接至地線，其作用是把傳入的雷電波在避雷器處經(jīng)避雷器處理分流入地，從而達(dá)到防雷效果。

四是接地：接地是防雷工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，合理的接地設(shè)置是上述3個(gè)措施成功防御雷電的基礎(chǔ)，因此接地成為歷來(lái)防雷技術(shù)中特別受重視的項(xiàng)目。

五是用屏蔽體：金屬導(dǎo)體把需要保護(hù)的對(duì)象包圍起來(lái)，即阻隔閃電的脈沖電磁場(chǎng)從空間入侵的通道。

3雷電的功

大氣中發(fā)生的雷電，人們了解更多的是雷電給人們的生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)的災(zāi)害，雷電對(duì)于人類(lèi)來(lái)說(shuō)也有它不可抹滅的功績(jī)，只是了解的不多而已，其因可能是不夠“直接”。雷電的功績(jī)是大自然對(duì)人類(lèi)無(wú)償?shù)亩髻n。雷電有一下優(yōu)點(diǎn)：

3.1保護(hù)地球：

雷電是地球上很常見(jiàn)的自然現(xiàn)象，全球平均每天約發(fā)生800萬(wàn)次，每秒鐘大約會(huì)發(fā)生上百次閃電。在雷電發(fā)生的一瞬間，除了產(chǎn)生極強(qiáng)的電流和高溫外，還會(huì)產(chǎn)生大量的臭氧。大氣中的臭氧層是地球上一切生物的保護(hù)傘，能使地球表面的生物免遭紫外線的危害。

3.2殺菌消毒：

雷電也是一種巨大的聲波，可使空氣中的細(xì)菌和微生物喪生。產(chǎn)生負(fù)氧離子，又稱空氣維生素，可以起到消毒殺菌、凈化空氣的作用。在雷雨后，空氣中高濃度的負(fù)氧離子，使得空氣格外清新，人們感覺(jué)心曠神怡。所以雷雨后的空氣特別潔凈而清新。是最大范圍和最省錢(qián)的消毒劑。

3.3制造化肥：

雷電很重要的功績(jī)是制造氮肥。雷電過(guò)程離不了閃電，閃電的溫度是極高的，一般在三萬(wàn)度以上，是太陽(yáng)表面溫度的五倍！閃電還造成高電壓。在高溫高電壓條件下，空氣分子會(huì)發(fā)生電離，等它們重新結(jié)合時(shí)，其中的氮和氧就會(huì)化合為二氧化氮。自然界雷雨來(lái)臨時(shí)的閃電火花，往往有幾公里長(zhǎng)，電流強(qiáng)度可達(dá)數(shù)萬(wàn)甚至數(shù)十萬(wàn)安培，空氣的溫度會(huì)突然增至數(shù)萬(wàn)度，更容易使空氣中的氮和氧化合成二氧化氮，并溶解于雨水里，變成濃度很低的硝酸。這種含硝酸的雨水落到地面，很快與土壤中的礦物質(zhì)化合變成亞硝酸鹽和硝酸鹽分子，成為天然氮肥。據(jù)測(cè)算，全球每年僅因雷電落到地面的氮肥就有四億噸。如果這些氮肥全部落到陸地上，等于每畝地面施了約二公斤氮素，相當(dāng)于十公斤硫酸銨。

3.4促進(jìn)生物生長(zhǎng)：

雷電在發(fā)生時(shí)，地面和天空間電場(chǎng)強(qiáng)度可達(dá)到每厘米萬(wàn)伏以上。受這樣強(qiáng)大的電位差的影響，植物的光合作用和呼吸作用增強(qiáng)，因此，雷雨后一至二天內(nèi)植物生長(zhǎng)和新陳代謝特別旺盛。有人用閃電刺激作物，發(fā)現(xiàn)豌豆提早分枝，而且分枝數(shù)目增多，開(kāi)花期也早了半個(gè)月;玉米抽穗提早了七天;而白菜增產(chǎn)了百分之十五至百分之二十。不僅如此，如果作物生長(zhǎng)期能遇上五至六場(chǎng)雷雨，其成熟期也將提前一星期左右。

3.5提供能量：

雷電還有巨大的能量。地球上平均每秒有一百次閃電，一次閃電約釋放八千瓦小時(shí)的電能，因此，每年全世界的雷電約放出二百五十億千瓦小時(shí)的能量。遺憾的是，人類(lèi)目前還無(wú)法對(duì)它加以利用。

4結(jié)語(yǔ)

雷電這種壯觀而又令人畏懼的自然天氣現(xiàn)象給人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)很多好處，同時(shí)也帶來(lái)了眾多的災(zāi)害，因此要利用科學(xué)知識(shí)防御雷擊災(zāi)害，將雷擊災(zāi)害的損失降到最低限度。加強(qiáng)雷電方面的知識(shí)與雷電防御，從而幫助人們更好地利用雷電的優(yōu)勢(shì)減少其危害，使之對(duì)社會(huì)起到應(yīng)有的促進(jìn)作用。普及防雷知識(shí)，提高人們的防雷意識(shí)。

參考文獻(xiàn)

[1]區(qū)永平.雷電的功過(guò)與防御措施──1996年雷電災(zāi)害調(diào)查情況淺析.廣東氣象，1997年02期，第45-46頁(yè).

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