2022年,中国山东引雷试验成功,成功率居世界首位,有何用处?

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2022年7月,我国在山东滨州人工引雷试验成功。当日不少群众见证这一壮丽的风景,纷纷惊呼“这又是哪位道友要渡劫?”这次渡劫的不是别人,正是我国的人工引雷工程。而这次成功,宣告了我国引雷试验的成功目前,我国引雷成功的概率达到了60%,居于世界前列。

看到这里很多人好奇,为什么要引雷?引雷对我们有着怎样的影响?它的成功又会给我们生活带来怎样的好处?

人工引雷是什么?

对很多人来说,是第一次听说人工引雷技术,但是根据本次人工引雷成功的负责人郄秀书院士介绍,人类开展人工引雷技术已经不是什么新鲜事了,要知道人类最早了解和认识雷电,就是通过人工引雷,这就是著名的“风筝实验”。

18世纪,人类第一次认识到电可以作为一种能量,可以支持生产生活,开始有意识利用电能。而最早开始人类并不认为我们日常生活中的电流和天上的雷电具有同样性质,直到富兰克林所作的“风筝实验”。

风筝试验中,富兰克林选择在雷电天气,将金属丝拴在了风筝上,然后利用金属的导电性,将天上的雷电引进事先准备的莱顿瓶中。

此后通过对莱顿瓶中的电进行电学试验,证明了天上的雷电和人工摩擦所产生的电具有同样的特性。

如此来看,这便是最早的人工引雷尝试。当然这样的方法具有一定的危险性,此后很多科学家为了验证富兰克林所说的正确性,进行了引雷试验,但是他们也不幸的成为高压下的亡魂。

随着人们对雷电和电学认知不断的加深,发现天上雷电和我们日常所使用的电具有同样的特性,不少人开始思考人工引雷的可能性。

进入上个世纪60年代,纽曼和布鲁克两位科学家提出了人工引雷的方案,他们的想法是利用金属的导电性,在巨大的电场置入导线,就引起放电现象。

1967年,纽曼利用火箭拖拽导线,成功人工引雷,这是人类历史第一次成功的人工引雷试验。看到这一可能性后,中国、法国、日本等国也开展人工引雷试验,并获得了成功。

1977年,中科院原兰州高原大气物理研究所便开展了中国历史上,首次人类引雷试验。本次试验中采用的是土火箭将导线送入强电场中,并获得了成功。而中国拥有专门的人工引雷的火箭,成功引雷则在1989年,此后我国在专门引雷火箭的打造上,不断突破。

2005年,在山东滨州,我国利用引雷火箭,测到了微秒级时间分辨率的回击电流波形。06年后,我国的人工引雷试验开始逐渐转向广东地区。

2008年,我国推出了自主研发的新一代人工引雷火箭系统,次年试验成功。目前,我国所使用的人工引雷火箭均是我国自主研发的,这项成功的研制,极大的降低了此后我们引雷试验的成本。

截止2022年,我国已经成功人工引雷300余次,其中功不可没的引雷火箭,为我国雷电科学试验发展做出了巨大的贡献。同时也正是一群雷电人的付出,才能让我国在这项技术上立于世界之巅。人类控制和利用雷电,已经不再是遥不可及的事情。

为何要引雷?

我国的是一个雷电灾害频发的国家,每年6-8月各地均会发布雷电预警,每年因雷电所造成的人身伤害和财产损失报道也屡见不鲜。雷电不仅给人畜带来性命威胁,也易引起火灾,造成电力系统、通信系统以及电子信息故障,给人类日常生活和经济建设带来损失。

为了减少雷电灾害给大众所带来的直接或间接经济损失,我国自上个世纪70年代开始,便开始了“人工引雷”的试验。俗话说,想要减少灾害带来的伤害,首先就要了解灾害的本质。

“人工引雷”作业,是目前了解雷电最合适的方式。

根据相关人士介绍,火箭人工引雷技术,是国际上较为通用的引雷技术,它指的是向已经起电的雷暴云,发射带有金属导线的专用火箭,从而引发雷电的技术。

一般来说,当条件达到标准后,应用火箭引雷的话,当火箭上升到200米迪的高度,就可以引雷成功。

这个技术有效的改变了,此前自然雷电想要捕获雷电的困扰。要知道在没有人工引雷技术出现以前,捕捉他们也不是件容易的事情可不是件容易的事情,自然雷电具有瞬时性和随机性等特性。

现阶段想要直接探测具有极大的挑战性,因此很长的一段时间,我们都在追着雷电跑。

但是随着光学、电流以及磁场等多种观测技术的全面提升,人类引雷技术已经可以在时空上对闪电进行预判和控制,这些都为认识和发展闪电的物理本质提供了良好的条件。

当然利用人工引雷,我们可以准确的掌握闪电的时空信息和放电量,为定位雷电提供转却的定源。同时,利用人工引雷,可以超越时空开展真实大气条件下相关雷击防护测试,以增加相关雷电防护配置,减少雷击事件出现。

所以研究人工引雷技术,具有重要的意义,可以推动雷电防护事业的发展,减少雷击事件的发生。同时,也带动了我们了解雷电这一自然现象的进程,为日后利用雷电提供了重要技术基础。

人工引雷试验是如何进行的?

当然人工引雷有着特定的条件,毕竟雷电也发生在特定的环境之中。例如自然闪电通常发生在雷暴云中,这类云层对流非常的旺盛,分子之间频繁摩擦容易给了雷电的产生提供了良好的条件。

而人工雷电并不是在创造,而是将可能发生雷暴的云层按照设定的时间和地点引爆。

学界认为,引雷最好时机是自然雷电即将发生且但尚未发生的时候。在引雷之前,小组的成员需要对现场天气情况、地面的大气电场等进行调查和测量,掌握准确的数据,另一方面,要对雷电发生的概率进行预判。

一般来说,雷电发生的天气,天色较暗,云层较厚,且雷电仅发生在雷暴云中,因此发射火箭的时间需要精准的计算,防止出现发射失误。

引雷的时机很重要,而引发雷电的火箭也大有玄机。一般来说,引雷火箭有两个部分组成,一个是火箭,另一个是位于火箭后端的钢丝线圈。当发射成功后,钢丝会受到冲击进而散开,形成一个直达地面的放电通道。受到金属导电性的影响,原本就很狂暴的雷电云内部发生剧烈的变化,进而发生放电。

在引雷作业中,试验人员会提前对当日的天气情况进行计算,判断是否适合进行试验。当条件满足时,他们便会当机立断的按下开关,将火箭发射出去,随后火箭便会以200米/秒的速度升空,而火箭在上升过程中将扰动高空的磁场,而这种变化达到一定的界限,便会达到闪电的初始阶段,即先导。

而先导向上运动发展至雷电云的电荷区,而聚集的电荷通过散开的钢丝线引向大地。而钢丝的末端是事先连接在法拉第笼。随着耀眼的闪电和雷声,电流得以收集,我们就可以利用设备,对雷电的电流和辐射等进行测量。

人工引雷的应用前景

人工引雷的有着广阔的应用前景,特别是为了人工影响雷暴、雷电的方法提供重要的基础。之所以不断的开展人工引雷作业,其目的在于有朝一日,可以更好地控制、利用的雷电这一巨大的能量。这是自古以来人类的美好愿望,但是一切都需要建立在对雷电有着科学的认知的基础之上。

当然天气的可控性是我们一直以来研究的问题,对于雷电来说亦是如此。虽然,以目前的科学水平我们可能无法做到利用雷电这一高度,但是利用现行的人工引雷试验,我们已经可以消减雷电带来的影响。

相信未来随着我们对雷电认知的不断深入,相关技术也将不断的进步,利用雷电更好的支持我国经济发展和日常生活。让雷电不再是灾害,成为人类一项重要的可持续资源。

在利用雷电方面,除了引还需要储存。和我们的水力发电或者火力发电,闪电可以说是自然界中短时间瞬间爆发的巨大能量的代表,具有高度的不确定性和不可控性。

这样的情况下,对于存储它的材料也有着高度的要求,目前还没有发现合适的装置材料。即便是有,电力作为社会生产建设的基础,它的相关建设需要处于一个合理的价格,如果成本过高,性价比不高的话,对于雷电的利用来说,仅能是试验阶段,无法真正进入商用,这与我们的所初研究的目的有着不小的差距。在这一方面,也需要持之以恒加以改进。

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页面更新:2024-06-04

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