消雷器與消雷的可能性--防雷器廠家
20世紀70年代,美國一些極為昂貴重要航天器屢遭雷擊而失事,這一形勢促使人們對消雷進行探索,于是美國“閃電消除公司(LEA)應(yīng)運而生,推出了“消散陣列系統(tǒng)(DAS)”,并得到航空部門的廣泛試用。面在英國,F(xiàn)ancis&Lewis 公司則用“消雷器”的名稱開始大批生產(chǎn)。1973年,斯奈德(R.E Snydes)更引人注目地聲稱他的數(shù)千尖端組成的陣列已獲得成功,可以消除雷電。在我國,80年代和90年代初,消雷器也炙手可熱,而其他防雷裝置都相形見拙。然而經(jīng)過一段時間的實際檢驗后,人們才發(fā)現(xiàn)事情并非像宣揚的那樣,消雷器消不了雷而只能起到引雷的作用,與避雷針沒有本質(zhì)上的區(qū)別。
這種企圖利用大量尖端放電來中和雷云中電荷的消雷器,其實并非什么新發(fā)明,它與兩百多年前捷克科學家迪維茨(Prokop Divisch)發(fā)明的“氣象機器”非常相似;早在1775年,利希滕伯格(L C. Lichtenberg) 也曾建議在房屋頂上掛起成串的帶刺金屬線來防止房屋遭受雷擊。這種消雷想法在歷史上時起時落,但終歸沒有獲得任何進展,究其原因還是人們對雷電這種大自然復(fù)雜的現(xiàn)象缺乏應(yīng)有的充足認識。
我國火箭發(fā)射基地也曾用過某些消雷器來做過實驗,經(jīng)過較長時間的觀測與測定,證明通過尖端放電,消雷器能產(chǎn)生的離子電流是很小的,它遠遠不能適應(yīng)雷云電荷增長的速度而產(chǎn)生消雷效果。根據(jù)資料,500C電荷量的雷云可以在6.5-11.5min形成,消雷器若要能夠中和掉雷云的電荷,則應(yīng)該產(chǎn)生0.725 -1.282C/s相反符號的電流,亦即:
該電流值與式(4.9)所要求的電流值相差在700萬倍以上。這說明在空間電場和電荷密度固有關(guān)系的制約下,即使用理想的離子發(fā)生器來作消雷器,也不能達到消雷的目的。上述計算是為大氣中空氣離子流和空間電場的固有關(guān)系決定的,它與消雷器的形狀、材料、結(jié)構(gòu)以及安裝方式等無關(guān),所以說無論是傘形、倒傘形、針板形,還是其他任何形式的,或者是金屬材料,還是半導(dǎo)體材料的消雷器,都是不可能消雷的。
此外,即使消雷器釋放出一些離子流,但它們的速度u也是由雷云的平均電場強度E和離子遷移率k所決定的,即u=kE。 對于90%以上的負雷云而言,消雷器釋放出的是正離子,其遷移率k+=1.36x10-4m2/v.s.按照雷云下的平均電場強度E=10x10-3~40x10*4V/m計算,正離子的上升度。為:
u=1.36x10-4(10x10-3-40x10-4) =1.36~5.44(m/s)
如果消雷器的高度70m,正離子要達到1000m高度的雷云就需要時間632-158秒鐘。然而雷暴出現(xiàn)時往往都伴隨著狂風暴雨,在海洋季風能達到的地區(qū),風速可達10-20m/s(相當于5-8級風),最大甚至可達到33m/s (相當于11級風),因此通過尖端放電,消雷器所產(chǎn)生的這些中離子流還未到達雷云就被風吹跑了。這樣在大多數(shù)的雷暴情況下,消雷器要想消除很小的局部雷云電荷也是不可能的。
實際上,地球表面所發(fā)生的自然現(xiàn)象都是在一定環(huán)境和特定條件下產(chǎn)生的,因此要想消除雷電帶來的危害還應(yīng)當從雷電形成的環(huán)境與特定條件著手,至于要消除雷擊,目前大致只能從下述的方面來進行:
一就是在雷云內(nèi)部進行干擾,使其物理狀態(tài)發(fā)生變化,抑制其起電過程,從而達到減少云間或地之間閃電的次數(shù)和強度。1965-1966年,美國在亞利桑拿州弗拉格斯塔夫地區(qū),用飛機在積雨下方、大氣電場強度大于3x10*3V/m區(qū)城,均勻地播撒大量的金屬箱絲,這些金屬管絲隨上升氣進入云體,在幾分鐘內(nèi)迅速擴散開來,結(jié)果可以看到云中出現(xiàn)電暈放電,大氣電場強度明顯減弱。1965-1967年,美國還在蒙大拿州蘇拉附近的山區(qū),用飛機在積雨云中播撒大量的碘化銀晶體長作為凍結(jié)核,與未播撒的云對比,發(fā)現(xiàn)閃電總數(shù)、云閃數(shù)和地閃數(shù)分別減少了54%、50%和66%,且雷電話動的持續(xù)時間也明顯地縮短了。
二就是從地畫向云中發(fā)射火箭或強激光來來觸發(fā)閃電(包括云閃和地閃).從而降低產(chǎn)生雷擊的能量。1967年,美國雷電學家紐曼(M. M Newman) 等人在船上向積雨云發(fā)射火箭,火箭達到云底的高度,觸發(fā)閃電,其引雷成功率為50%。此外,美國還在索科羅地區(qū)用小火箭向積云中大氣電場強度大于1000m處發(fā)射,引發(fā)云閃。一次實驗在2min發(fā)射了3枚火箭,測得云附近的大氣電場強度由6x10-2V/m降低到了4x10-2V/m;另一次是在5min內(nèi)發(fā)射了4枚火箭,測得在入云處的大氣電場強度從1.5x10-3V/m降低到35x10-2V/m.這樣若再發(fā)生雷擊,其能量也低多了。
不過,這些試驗的主要目的的還是用來挽救雷電參數(shù),若用來消除雷擊,則代價太大了,因此從防雷技術(shù)的角度來看,當今世界上還沒有任何一種消雷裝置或手段能夠達到實用階段。
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