雷擊[自然現象]

雷擊[自然現象]

雷擊,指打雷時電流通過人、畜、樹木、建築物等而造成殺傷或破壞。 雲層之間的放電對飛行器有危害,對地面上的建築物和人、畜影響不大,但云層對大地的放電,則對建築物、電子電氣設備和人、畜危害甚大。一但對萬物造成危害都可以稱為被雷擊。

基本信息

詞語概念

基本信息

詞目:雷擊

拼音:leí jī

注音:ㄌㄟˊ ㄐㄧ

英文:thunderstroke

引證解釋

1.極言打擊力量之迅猛無比。《三國志·蜀志·張嶷傳》“輒有籌畫戰克之功”裴松之注引晉陳壽《益部耆舊傳》:“若終不從,大兵致誅,雷擊電下,雖追悔之,亦無益也。”

2.雷電發生時,由於強大電流的通過而殺傷或破壞人畜、樹木或建築物等的現象。魯迅《熱風·隨感錄五十三》:“學幾句世界語,畫幾筆花,也是高雅的事,難道也要同行嫉妬,必須聲明魚目混珠,雷擊火焚么?”

形成

雷電 雷電

一部分帶電的雲層與另一部分帶異種電荷的雲層,或者是帶電的雲層對大地之間迅猛的放電。這種迅猛的放電過程產生強烈的閃電並伴隨巨大的聲音。這就是我們所看到的閃電和雷鳴。

當然,雲層之間的放電主要對飛行器有危害,對地面上的建築物和人、畜沒有很大影響,雲層對大地的放電,則對建築物、電子電氣設備和人、畜危害甚大。

通常雷擊有三種主要形式:其一是帶電的雲層與大地上某一點之間發生迅猛的放電現象,叫做“直擊雷”。其二是帶電雲層由於靜電感應作用,使地面某一範圍帶上異種電荷。當直擊雷發生以後,雲層帶電迅速消失,而地面某些範圍由於散流電阻大,以致出現局部高電壓,或者由於直擊雷放電過程中,強大的脈衝電流對周圍的導線或金屬物產生電磁感應發生高電壓以致發生閃擊的現象,叫做“二次雷”或稱“感應雷”。其三是“球形雷”。

特徵

表現形式

雷擊建築物 雷擊建築物

雷擊的主要表現形式為閃電。

雷電發生時通常產生電荷,底層為陰電,頂層為陽電,而且還在地面產生陽電荷,如影隨形地跟著雲移動。陽電荷和陰電荷彼此相吸,但空氣卻不是良好的傳導體。陽電奔向樹木、山丘、高大建築物的頂端甚至人體之上,企圖和帶有陰電的雲層相遇;陰電荷枝狀的觸角則向下伸展,越向下伸越接近地面。最後陰陽電荷終於克服空氣的阻障而連線上。巨大的電流沿著一條傳導氣道從地面直向雲涌去,產生出一道明亮奪目的閃光。一道閃電的長度可能只有數千米,但最長可達數百千米。

威力大

雷電電流平均約為20 000A(甚至更大),雷電電壓大約是10的10次方伏(人體安全電壓為36伏),一次雷電的時候大約為千分之一秒,平均一次雷電發出的功率達200億千瓦(一般電飯鍋的功率低於1000瓦)。

中國建造的世界上最大的水力發電站——三峽水電站,電站的裝機總容量為1820萬千瓦,只有一次雷電功率的千分之一。

當然雷電的電功率雖然很大,但由於放電時間短,所以閃電電流的電功並不算大,一次約為5555度。

全世界每秒就有100次以上的雷電現象,一年裡雷電釋放的總電能余約為17.5億千度。

若一度電的電費為0.30元,全世界一年的雷電價值為5.25萬億元,這是一筆巨大的財富,但由於雷電時間極短,人類還難以捕捉這種電能;佛羅里達州,以及中國清華大學電機系,上海交通大學高電壓實驗室正不斷的為人類探索著新的夢想。

雷電強度

夏季,通過雷雨雲層積累的強大電荷區出現的高壓電場放電以及弧光的光輻射強度可計算出擊穿空氣分子的電壓值。通常,乾燥的空氣被一萬伏特高壓電場擊穿的間距為一公分,如果空氣中水分的濕度由小到大呈階梯式變化,其所被擊穿的電壓量也在數萬伏特至數千伏特之間變化。一般來講,強大的雷雨雲電荷層所形成的對地電場電壓為一億伏特至10億伏特左右。而在空氣被擊穿時所產生的電流是在3萬至30萬安培之間,由其所產生的電功率也是在一千萬瓦特左右,這只是一次中等雷電的放電數據。在雷雨雲的放電期間可分為幾個階段,第一階段發生在雷雨雲雨水卸載的前期,其雨量很小或接近於零星雨狀態,此時空氣的濕度較低,而電荷雲層對地面的高度是在1000米左右或者還更低,它所形成的空間電場電壓數值是較高的,一般在數億伏特左右。而在後期階段則是隨著雨量的不斷加大和空氣濕度的不斷增高以及電荷雲層距地面的高度下降,其所產生的電場電壓也會隨其降低的。

強雷電電荷放電一般是在雷雨形成的前期,其放電強度一般也是從大到小逐級次的減少,這也是隨其空氣濕度的不斷增加和雲層電荷不斷的釋放而構成的梯度變化。平時我們看到的由強雷電放電所產生的弧光輻射和巨大的空氣衝擊波大部分是在雷雨形成的初期階段。在雷雨到來的前期,空氣濕度較低,按擊穿一公分空間距離所需要的一萬伏特電壓來計算,1000米間距的電場電壓則需要一億伏特電壓。雷雨雲層的電荷量越大,電壓場就會越高,另外,雷雨雲層距離地面的高度越低,所形成的放電電流也就越大,這是一正比關係。雨季的雷暴聲也是由弧光放電產生的空氣衝擊波放大形成的,雷暴的聲音分貝係數越高則雷雨雲層電場放電的強度也就越大。

在我們知道了關於雷電的相關知識後,避雷防雷也就了如指掌了。在雷雨到來的前期和中期,人們儘量的躲避,等待大雨磅礴、空氣的濕度增加和雷電放電過程完畢後以及在雨後再去做你的事情。不然的話,遭受雷擊是不可避免的。

影響

有益影響

雷電交加時,空氣中的部分氧氣被激變成臭氧。稀薄的臭氧不但不臭,而且還能吸收大部分宇宙射線,使地球表面的生物免遭紫外線過量照射的危害。閃電過程中產生的高溫又可殺死大氣中90%以上的細菌和微生物,從而使空氣變得更加純淨而清新宜人。

據統計,每年地球上空會出現31億多次閃電,平均每秒鐘100次。每次放電,其電能高達10萬千瓦時,連世界上最大的電力裝置都不能和它相比。另外,大氣中還含有78%不能被作物直接吸收的游離氮。閃電時,電流高達10萬安培,空氣分子被加熱到3萬度以上,致使大氣中不活潑的氮與氧化合,變成二氧化氮。大雨又將二氧化氮溶解成為稀硝酸,並隨雨水降至地面與其他物質化合,變成作物可以直接吸收的氮肥。據測算,全球每年由雷雨而“合成”的氮肥就有20億噸。這20億噸從天而降的氮肥,相當於20萬個年產1萬噸的化肥廠的產量總和.

發電套用

雷擊[自然現象] 雷擊[自然現象]

隨著不可再生能源的不斷地消耗,人類即將面臨著能源危機。各國都不斷得尋找和開發利用新能源。其中雷電就是一個巨大的能源。

在我國海南島及雷州半島是雷電活動最劇烈的地區,年平均雷暴日高達130日。全球各地都有雷電特別活躍的地區。

雷電有巨大的能量,地球上平均每秒有一百次閃電,一次閃電約釋放八千瓦時的電能。每年全世界的雷電約放出二百五十億千瓦小時的能量。所放出的能比全美國所有發電機發電的總量還要多。

為此,我們可以打算開發一種安全有效的將瞬間具有高能量的雷電截獲轉換為一種可以被人類利用的利用的方法。主要原理是將電轉化為熱,利用熱使水蒸發產生蒸汽,推動汽輪機發電。

我們可以通過以下3種方案將雷電引下:

1.用氫氣球牽引細鋼絲放入高空引雷

2.用小型火箭升空引雷

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3.用氣體雷射器製造電離通道引雷。

然後,我們將雷電引到一定的電阻,使其受熱後,即可利用熱能發電或者加熱物體。

除了發電還可以利用不同溫度的熱量用於製冷、工業乾燥、工業熱加工、種植業的溫室供暖、家庭用的熱水、沐浴、土壤加溫、海水的濃縮及淡水的蒸餾。

而且特別適於海岸及一些島嶼地區。

提供了一種更為簡便易於實施的發方法。

危害

概述

自然界每年都有幾百萬次閃電,雷電災害是“聯合國國際減災十年”公布的最嚴重的十種自然災害之一。最新統計資料表明,雷電造成的損失已經上升到自然災害的第三位。全球每年因雷擊造成人員傷亡、財產損失不計其數。據不完全統計,我國每年因雷擊以及雷擊負效應造成的人員傷亡達3000~4000人,財產損失在50億元到100億元人民幣。

雷電災害所涉及的範圍幾乎遍布各行各業。現代電子技術的高速發展,帶來的負效應之一就是其抗雷擊浪涌能力的降低。以大規模積體電路為核心組件的測量、監控、保護、通信、計算機網路等先進電子設備廣泛運用於電力、航空、國防、通信、廣電、金融、交通、石化、醫療以及其它現代生活的各個領域,以大型CMOS集成元件組成的這些電子設備普遍存在著對暫態過電壓、過電流耐受能力較弱的缺點,暫態過電壓不僅會造成電子設備產生誤操作,也會造成更大的直接經濟損失和廣泛的社會影響。

危害類型

直擊雷

帶電的雲層對大地上的某一點發生猛烈的放電現象,稱為直擊雷。它的破壞力十分巨大,若不能迅速將其瀉放入大地,將導致放電通道內的物體、建築物、設施、人畜遭受嚴重的破壞或損害——火災、建築物損壞、電子電氣系統摧毀,甚至危及人畜的生命安全。

雷電波侵入

雷電不直接放電在建築和設備本身,而是對布放在建築物外部的線纜放電。線纜上的雷電波或過電壓幾乎以光速沿著電纜線路擴散,侵入並危及室內電子設備和自動化控制等各個系統。因此,往往在聽到雷聲之前,我們的電子設備、控制系統等可能已經損壞。

感應過電壓

雷擊在設備設施或線路的附近發生,或閃電不直接對地放電,只在雲層與雲層之間發生放電現象。閃電釋放電荷,並在電源和數據傳輸線路及金屬管道金屬支架上感應生成過電壓。

雷擊放電於具有避雷設施的建築物時,雷電波沿著建築物頂部接閃器(避雷帶、避雷線、避雷網或避雷針)、引下線泄放到大地的過程中,會在引下線周圍形成強大的瞬變磁場,輕則造成電子設備受到干擾,數據丟失,產生誤動作或暫時癱瘓;嚴重時可引起元器件擊穿及電路板燒毀,使整個系統陷於癱瘓。

系統內部操作過電壓

雷擊 雷擊

因斷路器的操作、電力重負荷以及感性負荷的投入和切除、系統短路故障等系統內部狀態的變化而使系統參數發生改變,引起的電力系統內部電磁能量轉化,從而產生內部過電壓,即操作過電壓。

操作過電壓的幅值雖小,但發生的機率卻遠遠大於雷電感應過電壓。實驗證明,無論是感應過電壓還是內部操作過電壓,均為暫態過電壓(或稱瞬時過電壓),最終以電氣浪涌的方式危及電子設備,包括破壞印刷電路印製線、元件和絕緣過早老化壽命縮短、破壞資料庫或使軟體誤操作,使一些控制元件失控。

地電位反擊

如果雷電直接擊中具有避雷裝置的建築物或設施,接地網的地電位會在數微秒之內被抬高數萬或數十萬伏。高度破壞性的雷電流將從各種裝置的接地部分,流向供電系統或各種網路信號系統,或者擊穿大地絕緣而流向另一設施的供電系統或各種網路信號系統,從而反擊破壞或損害電子設備。同時,在未實行等電位連線的導線迴路中,可能誘發高電位而產生火花放電的危險。

預防救治

應急要點

雷擊 雷擊

炎熱的天氣,加上午後的雷雨,增加了觸電事故發生的幾率。夏日極易發生觸電事故,一則由於天氣潮熱多雨,同時人體分泌出大量的汗液,這種情況下使用電器容易導電;另外,由於雷雨增多,在室外也要注意防雷,避免一旦發生觸電事故。

注意關閉門窗,室內人員應遠離門窗、水管、煤氣管等金屬物體。

關閉家用電器,拔掉電源插頭,防止雷電從電源線入侵。

在室外時,要及時躲避,不要在空曠的野外停留。在空曠的野外無處躲避時,應儘量尋找低洼之處(如土坑)藏身,或者立即下蹲,降低身體的高度。

遠離孤立的大樹、高塔、電線桿、廣告牌。

立即停止室外游泳、划船、釣魚等水上活動。

如多人共處室外,相互之間不要擠靠,以防被雷擊中後電流互相傳導。

專家提示

高大建築物上必須安裝避雷裝置,防禦雷擊災害。

在戶外不要使用手機。

對被雷擊中人員,應立即採取心肺復甦法搶救。

雷雨天儘量少洗澡,太陽能熱水器用戶切忌洗澡。

室內預防

在雷雨天氣的時,如果正在家裡,也要注意預防雷電的災害,最科學的方法是在家安裝避雷器,如果家中沒有安裝避雷設備可以這樣預防:

1.打雷時,首先要做的就是關好門窗,離開進戶的金屬水管和與屋頂相連的下水管等。

2.儘量不要撥打、接聽電話,或使用電話上網,應拔掉電源和電話線及電視天線等可能將雷擊引入的金屬導線。

3.在雷雨天氣不要使用太陽能熱水器洗澡。

4.不要將曬衣服、被褥用的鐵絲接到窗外、門口、以防鐵絲引雷。

5.不要在孤立的涼亭、草棚避雨久留,注意避開電線,不要站在燈泡下,最好是斷電或不使用電器。

戶外防雷

1.遇雷雨天氣時,不要站著,應蹲下降低高度,同時兩腳併攏減少跨步電壓帶來的危害。

2.不要站在大樹下,不能用手摸扶大樹,因為這時潮濕的樹幹已變成了一個引雷裝置,再好離大樹5m外。

3.不要在水邊和窪地停留,切勿站在樓頂、山頂、或接近其他易導電的物體,應迅速到乾燥的室內避雨,如找不到房子應就近到山間或山岩下避雨。

4.不要拿著金屬物品在雷雨中停留,隨身所帶的金屬物品應放在5m外的地方;在雷雨中不宜打傘,也不宜將羽毛球拍等扛在肩上。

5.雷暴天氣出門要穿膠鞋,這樣可以起到絕緣作用,也不宜開機車騎腳踏車,人在汽車內一般不會遭到雷電襲擊,因為封閉的金屬導體有很好的防雷功能,要注意不要將頭和手伸出窗外。

雷擊救治

主症:皮膚被燒焦,鼓膜或內臟被震裂,心室顫動,心跳停止,呼吸

肌麻痹。

急救措施:

1.傷者就地平臥,松解衣扣,乳罩、腰帶等。

2.立即口對口呼吸和胸外心臟擠壓,堅持到病人醒來為止。

3.手導引或針刺人中,十宣,湧泉,命門等穴。

4.送醫院急救。

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