人工引雷是研究雷電領域的一種技術或手段。這種技術具體是什么?有什么作用呢?今天,鈞和電子針對該話題做如下分享。
一是,人工引雷技術的概念
所謂人工引雷,指的是在雷暴環(huán)境下利用一定的裝置和設施,人為在某一點觸發(fā)閃電,并把閃電引到預知位置進行科學試驗。
二是,人工引雷技術簡介
由于自然閃電發(fā)生的隨機性非常大,不知道它什么時候在哪個地方會發(fā)生。這也使雷電研究受到阻礙,因為不知道如何去觀測它。早期,人們主要還是在雷電的多發(fā)區(qū)或者在高大的建筑物等待自然雷電發(fā)生,這種對雷電的認識方法極其有限。
后來,人們發(fā)明了一種技術就是人工引雷,即在雷暴條件比較成熟的情況下,向空中發(fā)射一個帶金屬絲的小火箭,這個金屬絲在向上發(fā)展過程中,會誘導形成一個雷電,這個雷電就會沿著這個導線打到地面上,這樣我們就可以有針對性地研究雷電。上世紀80年代開始,我國著手進行人工引雷實驗。
人工引雷火箭拖著一條細細的鋼絲,這是引雷的關鍵。引雷火箭導線要有足夠的抗拉強度,要細要輕,以減輕火箭的負荷,而且導線表面要光滑,以減小飛行阻力。
在實際引雷中,導線一般采用直徑為0.2毫米的細鋼絲,為了增加鋼絲的機械強度及耐火強度,在鋼絲外面包上一層尼龍。導線的長度大約為幾百米,一般被繞在一個線軸上。線軸的繞制是一項比較精細的工作,繞線質量的好壞直接關系到拉線的成功率。
引雷火箭是人工引雷的主要工具,火箭采用復合材料,箭體內有火箭發(fā)動機、發(fā)動機點火電爆管。為了防止火箭發(fā)射后落下時砸傷人員和附近的房屋,所以箭頭內有降落傘、拋傘點及延時裝置。
火箭發(fā)射后上升的速度是能否成功引雷的關鍵?;鸺陌l(fā)射速度,要掌握適中,速度以不超過每秒190米為宜。太快了,會把直徑0.2毫米、僅能承受7公斤拉力的鋼絲拉斷,達不到引雷的目的?;鸺?,趕不上帶電粒子的飄移速度,同樣不能引雷電落地。我國新一代引雷火箭的速度范圍控制在120m/s-190m/s之間,滿足成功拖線的要求;火箭在箭頭內部裝有降落傘,可在火箭發(fā)動機燃燒完并達到高度時將降落傘拋出,牽引箭頭和火箭殘體緩緩落下,保證了地面人員的安全。
三是,人工引雷的作用
傳統(tǒng)的避雷系統(tǒng)還是由避雷針、避雷帶、引下線、接地體等構成的,但隨著新型避雷裝置的研究,需要進行更加實際的雷擊試驗。因此,“人工引雷”不但可以用于雷電物理研究,還能對雷電防護裝置的性能進行綜合試驗和評估。對雷電防護設備的檢測,過去只能在高壓實驗室內進行。而“人工引雷”提供了真實的自然雷電模擬源,可對防雷設備機理及效果進行檢驗,結果更為可靠。
另外,氣候變化和雷暴雷電活動之間有著密切的關系,人工引雷試驗表明,人工引發(fā)雷電對雷暴電場和降水有明顯影響,一般會導致降雨猛增。相關的模擬計算也表明,對冰雹云進行人工引雷可以使冰雹削減、降水增加。這樣在一定條件下,人工引雷有可能成為人工影響天氣過程的一個有效手段。
四是,人工引雷的意義
人工引雷是一種很有價值的技術和手段,它具有多方面的意義。張義軍介紹說,,可以通過這樣一個技術或者手段,了解閃電本身是怎么發(fā)生、發(fā)展的,然后才知道怎么去防護它。第二,還可以利用這樣一個技術進行有針對性的觀測,獲取一些很重要的參量,這些參量在雷電的防護設計里面也是非常重要的。第三,可以用這樣的技術和手段來檢驗我們防雷技術和防雷的裝置、器械是不是符合要求,能不能達到理想的雷電防護程度。
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