近日,一则中科院大气物理研究所人员在阴雨天中“人工引雷”实验视频在媒体上广为流传。视频中,一枚尾部拖拽着金属导线的小火箭被发射升空,在飞行到离地面数百米高度的时候,突然一道闪电划破天空,只见一条耀眼的“火龙”直击地面,场面颇为震撼,不知道的还以为是谁在渡劫呢?
话说这闪电威力巨大,一般人遇到躲还躲不起,为啥还要反过来引雷呢?有哪些好处呢?
“人工引雷”的主要目的是研究雷电的原理,减少雷电对人们生活的危害。据统计全球每年发生雷电31亿次,对人类生产生活造成的损失达几十亿美元,就比如我国雷电多发的东北地区,年发生雷电事件多次,其中引发森林山火危害的就多达余次,对我国生态环境产生巨大影响。
另外,雷电也有很多的好处,其中生产“花肥”就是最大好处之一。闪电发生时,可以将空气中的一部分氮加热到3万度以上,让大气中的氮和氧结合变成二氧化碳,再有雨水将其稀释成稀硝酸和地面的其他物质化合,成为能够被农作物吸收的氮肥。据估计,全球每年因为雷电产生的化肥多达20亿吨,相当于20万个年产量1万吨的化肥厂的产量的总和。
那么问题来了,你知道中科院用火箭引雷的原理是什么呢?
火箭引雷是一种火箭导线人工引雷技术,由于自然界的雷电无法追踪,而这种技术能够让雷电发生的时间和地点具有一定的可控性。简单来说,就是用人工引雷火箭拖着一条细细的钢丝,让火箭触碰云端的电流,然后把雷电引下来。
说起火箭引雷,这还要从一个叫本杰明.富兰克林的美国科学家说起。在年的一天,天空上乌云密布,富兰克林和他的儿子在空旷的地方放风筝,两人将风筝放上高空以后,刹那间雷电交加,一道闪电刚好从风筝上掠过,富兰克林用手靠近风筝上的铁丝,感受一种触电的数酥麻感,于是确定了雷电和地上的电是同一种物质。不过这个实验至今还有较大的争议,因为年,俄国的电学家利赫曼为了重现富兰克林的实验,不小心被雷劈死。话说回来,在风筝实验成功以后,富兰克林就发明了现代避雷针,所以火箭人工引雷的原理和避雷针是一样的。
既然闪电的威力这么大,人类为什么不想办法把它储存起来加以利用呢?
其实答案很简单,第一,大规模收集闪电不靠谱。虽然相关数据显示,全球每年闪电发生的次数高达31亿次,平均每秒钟次,每次放电时电能高达十万千瓦时,比世界上最大的电力装置还要强,但雷电分布的范围实在是太广了,平均每年每平方公里的闪电远远不足次,而且闪电发生时大部分都是直接在云层中释放,只有25%的闪电会到达地面。
第二,即使是通过人工引雷装置将闪电引向地面,捕捉闪电的难度和成本也非常高。闪电的瞬间功率非常巨大,其中电压动辄上百万千伏,电流动辄上万安培,就算捕捉到了闪电,也需要有能够承受超强电流的超大容器,配备很高的电塔,巨粗的导电棒和超重型的电路,那这些要花多少钱呢?有人粗略的估算过,一个塔上电容器加一个捕捉塔,费用就要大约万人民币,在全球安装这些设备就要花费大约六百万亿人民币。先不说闪电的转化效率,光是这安装成本,日常维护还有建设高压运输电网,这都是一笔天文数字的开支。
第三,发电量和用电量都不好把控。利用闪电发电的方式其实和风力发电有点类似,两者都具有极其不稳定性,电能可控难度太高,不像核电和火电可以设置好发电量,避免用电高峰期和产电高峰期错开,从而产生浪费。即使利用闪电发电真的投入使用,也只能在雷电高发的地方使用,但这一类地方往往远离城市,无法被高效利用,所以现在利用雷电就是一亏本买卖。
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