我国引雷有何意义?雷电存储能量巨大,如何能开发利用雷电能量?

雷电算得上一种比较常见的天气现象了,打雷闪电往往会伴随强降雨。不过有时没有下雨,天空中的云层足够厚,也可能出现雷电,这种就是晴空霹雳。

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雷电的形成原因

在很多人看来,雷电是一种很有危害性的现象,因为它会损坏建筑物。如果打雷闪电的时候人在户外,还会发生被雷击中死亡的后果。

雷电之所以能够拉出那么长的电弧,跟其足够的大功率相关。一次较强放电电流能达到30万安培,电压能达10亿伏,这种水平的电荷存储释放,人类的技术还无法直接模拟出来。

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雷电的产生有一定的条件,需要有足够厚度的积雨云,这种云气流运动很快,而且有电荷分层现象。云层中的水分子遇冷形成雪花、冰屑、冰晶等,这些颗粒之间不断碰撞摩擦,电荷也在其间转移。

如果这种电荷转移是随机方向进行的,云层就不会呈现出分层的带电效应。积雨云本来水汽就比一般的云更多,在重力以及其它因素的作用下,带有不同电荷的云层会错开。

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正电荷的云层位于最上方,下部分是负电荷的云层,最下面还有一部分正电荷云层。累计的电荷越来越多,正负电荷云层之间的电势差越来越大,达到空气的击穿电压后,就会发生闪电。

人工引雷需要满足的条件

如果在闪电发生之前,用导线连接到云层中,就能将存储的电荷提前释放,这也是人工引雷的原理。要将导线连接到云层,需要借助小型火箭,或者其他能够垂直升降的飞行器。

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中国的人工引雷实验开始时间较早,1974年第一次人工引雷实验取得成功。人工引雷听起来很高大上,实际上就跟避雷针差不多。只需要将导线拉到云层中就能释放电荷。

根据实验的目的不同,人工引雷还分为引雷到地面以及空中引雷等等,实验的难点在于控制火箭的飞行速度。因为所使用的火箭体型较小,发射速度过快就会拉断导线,发射速度过慢也无法取得引雷效果,一般火箭速度在120 m/s即可。

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引雷的导线采用的是细钢丝,能保证有足够的承受张力,又不会过重。一次人工引雷成本较低,但其意义也是显而易见的。雷电的危害性不言而喻,人工引雷能够帮助研究雷电的性质,如果只是要避免雷电的话,可以安装避雷针。

人工引雷有助于获得对雷电更深的认识

但研究雷电的危害,跟开发利用雷电能量多少有些关系,雷电的能量巨大,要想将其能量收集起来,就少不了利用可以快速发射的集能装置。

这种人工引雷实验并不具备实用性,它无法将云层中的电能完全释放出来,加上过大的击穿电压会损毁储能装置,所以释放的电能都被白白浪费掉了。

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要想收集雷电能量,需要在地下建造一个大型的电容器,这就要求所在的地区雷电天气要很频繁。或许也可以开发一种移动的高储能电容装置,这种装置还需满足承受高压的特性。人类对雷电的认识还比较少,雷电的能量具体有多少,还未有明确的结论。要开发利用雷电的能量,显然得知道雷电的基本特点。

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不过雷电能量自然不能用一根导线收集起来,一根导线被雷电击中一次,可能直接就融化了。而且选择的引雷导线得是低电阻的,雷电放电电流那么大,导线发热量太大,电能就浪费了不少。这也是限制雷电能量利用的主要因素。

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页面更新:2024-04-29

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