消雷器與消雷的可能性--防雷器廠家
20世紀(jì)70年代,美國(guó)一些極為昂貴重要航天器屢遭雷擊而失事,這一形勢(shì)促使人們對(duì)消雷進(jìn)行探索,于是美國(guó)“閃電消除公司(LEA)應(yīng)運(yùn)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(guó),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(guó),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(shí)間的實(shí)際檢驗(yàn)后,人們才發(fā)現(xiàn)事情并非像宣揚(yáng)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(shí)并非什么新發(fā)明,它與兩百多年前捷克科學(xué)家迪維茨(Prokop Divisch)發(fā)明的“氣象機(jī)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(shí)起時(shí)落,但終歸沒有獲得任何進(jìn)展,究其原因還是人們對(duì)雷電這種大自然復(fù)雜的現(xiàn)象缺乏應(yīng)有的充足認(rèn)識(shí)。
我國(guó)火箭發(fā)射基地也曾用過某些消雷器來做過實(shí)驗(yàn),經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)與測(cè)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(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)雷云電荷增長(zhǎng)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(hào)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(chǎng)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(dá)到消雷的目的。上述計(jì)算是為大氣中空氣離子流和空間電場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)度E和離子遷移率k所決定的,即u=kE。 對(duì)于90%以上的負(fù)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(chǎng)強(qiáng)度E=10x10-3~40x10*4V/m計(jì)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(dá)到1000m高度的雷云就需要時(shí)間632-158秒鐘。然而雷暴出現(xiàn)時(shí)往往都伴隨著狂風(fēng)暴雨,在海洋季風(fēng)能達(dá)到的地區(qū),風(fēng)速可達(dá)10-20m/s(相當(dāng)于5-8級(jí)風(fēng)),最大甚至可達(dá)到33m/s (相當(dāng)于11級(jí)風(fēng)),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(dá)雷云就被風(fēng)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(shí)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(dāng)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(jìn)行:
一就是在雷云內(nèi)部進(jìn)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(dá)到減少云間或地之間閃電的次數(shù)和強(qiáng)度。1965-1966年,美國(guó)在亞利桑拿州弗拉格斯塔夫地區(qū),用飛機(jī)在積雨下方、大氣電場(chǎng)強(qiáng)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(jìn)入云體,在幾分鐘內(nèi)迅速擴(kuò)散開來,結(jié)果可以看到云中出現(xiàn)電暈放電,大氣電場(chǎng)強(qiáng)度明顯減弱。1965-1967年,美國(guó)還在蒙大拿州蘇拉附近的山區(qū),用飛機(jī)在積雨云中播撒大量的碘化銀晶體長(zhǎng)作為凍結(jié)核,與未播撒的云對(duì)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(dòng)的持續(xù)時(shí)間也明顯地縮短了。
二就是從地畫向云中發(fā)射火箭或強(qiáng)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(guó)雷電學(xué)家紐曼(M. M Newman) 等人在船上向積雨云發(fā)射火箭,火箭達(dá)到云底的高度,觸發(fā)閃電,其引雷成功率為50%。此外,美國(guó)還在索科羅地區(qū)用小火箭向積云中大氣電場(chǎng)強(qiáng)度大于1000m處發(fā)射,引發(fā)云閃。一次實(shí)驗(yàn)在2min發(fā)射了3枚火箭,測(cè)得云附近的大氣電場(chǎng)強(qiáng)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(cè)得在入云處的大氣電場(chǎng)強(qiáng)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(yàn)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(jià)太大了,因此從防雷技術(shù)的角度來看,當(dāng)今世界上還沒有任何一種消雷裝置或手段能夠達(dá)到實(shí)用階段。
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