1.雷電是如何形成的
雷電是由雷云(帶電的云層)對地面建筑物及大地的自然放電引起的.在天氣悶熱潮濕的時候,地面上的水受熱變?yōu)檎羝?,并且隨地面的受熱空氣而上升,在空中與冷空氣相遇,使上升的水蒸汽凝結成小水滴,形成積云.云中水滴受強烈氣流吹襲,分裂為一些小水滴和大水滴,較大的水滴帶正電荷,小水滴帶負電荷.細微的水滴隨風聚集形成了帶負電的雷云;帶正電的較大水滴常常向地面降落而形成雨,或懸浮在空中.由于靜電感應,帶負電的雷云,在大地表面感應有正電荷.這樣雷云與大地間形成了一個大的電容器.當電場強度很大,超過大氣的擊穿強度時,即發(fā)生了雷云與大地間的放電,就是一般所說的雷擊。
2.關于雷電的知識
1、雷電對生活的影響:(1)雷電在人類演化中的作用:雷電促成有機物質的合成可能在地球生命起源中占有一定的地位,以及雷電引起的森林火災可能啟發(fā)了遠古人類對火發(fā)現(xiàn)和利用;(2)雷電威脅影響人類的活動:常使航空、通信、計算機系統(tǒng)、電力、建筑等許多部門遭受破壞,一直引起人們對于雷電活動及其防護問題的關注。
(3)雷電對人體的傷害:有電流的直接作用和超壓或動力作用,以及高溫作用。當人遭受雷電擊的一瞬間,電流迅速通過人體,重者可導致心跳、呼吸停止,腦組織缺氧而死亡。
另外,雷擊時產(chǎn)生的是火花,也會造成不同程度的皮膚燒灼傷。雷電擊傷,亦可使人體出現(xiàn)樹枝狀雷擊紋,表皮剝脫,皮內出血,也能造成耳鼓膜或內臟破裂等。
2、哪些地方容易遭雷擊 (1)缺少避雷設備或避雷設備不合格的高大建筑物、儲罐等;(2)沒有良好接地的金屬屋頂;(3)潮濕或空曠地區(qū)的建筑物、樹本等;(4)由于煙氣的導電性,煙囪特別易遭雷擊;(5)建筑物上有無線電而又沒有避雷器和沒有良好接地的地方。3.如何預防觸電事故 (1)建筑物上裝設避雷裝置。
即利用避雷裝置將雷電流引入大地而消失。(2)在雷雨時,人不要靠近高壓變電室、高壓電線和孤立的高樓、煙囪、電桿、大樹、旗桿等,更不要站在空曠的高地上或在大樹下躲雨。
(3)不能用有金屬立柱的雨傘。在郊區(qū)或露天操作時,不要使用金屬工具,如鐵撬棒等。
不要穿潮濕的衣服靠近或站在露天金屬商品的貨垛上。雷雨天氣時在高山頂上不要開手機,更不要打手機。
雷雨天不要觸摸和接近避雷裝置的接地導線。雷雨天,在戶內應離開照明線、電話線、電視線等線路,以防雷電侵人被其傷害。
在打雷下雨時,嚴禁在山頂或者高丘地帶停留,更要切忌繼續(xù)蹬往高處觀賞雨景,不能在大樹下、電線桿附近躲避,也不要行走或站立在空曠的田野里,應盡快躲在低洼處,或盡可能找房層或干燥的洞穴躲避。雷雨天氣時,不要用金屬柄雨傘,摘下金屬架眼鏡、手表、褲帶,若是騎車旅游要盡快離開自行車,亦應遠離其它金屬制物體,以免產(chǎn)生導電而被雷電擊中。
在雷雨天氣,不要去江、河、湖邊游泳、劃船、垂釣等。在電閃雷鳴、風雨交加之時,若旅游者在旅店休息,應立即關掉室內的電視機、收錄機、音響、空調機等電器,以避免產(chǎn)生導電。
打雷時,在房間的正中央較為安全,切忌停留在電燈正下面,忌依靠在柱子、墻壁邊、門窗邊,以避免在打雷時產(chǎn)生感應電而致意外。雷雨天氣發(fā)生時,即使在安裝了的情況下,也應該迅速拔掉室內電視、電冰箱以及天線電源的插頭,防止空間電磁波干擾造成不必要的損失。
此外,從電閃雷鳴的形成和發(fā)生過程來看,空曠場地上、建筑物頂上、高大樹木下、靠近河湖池沼以及潮濕地區(qū)是雷擊事故多發(fā)區(qū)。4.被雷擊候如何自救 當發(fā)生雷擊時,應立即將病人送往醫(yī)院。
如果當時呼吸、心跳已經(jīng)停止,應立即就地做口對口人工呼吸和胸外心臟按摩,積極進行現(xiàn)場搶救。千萬不可因急著運送去醫(yī)院而不作搶救,否則會貽誤病機而致病 死亡。
有時候,還應在送往醫(yī)院的途中繼續(xù)進行人工呼吸和胸外心臟按摩。此外,要注意給病人保溫。
若有狂躁不安、痙攣抽搐等精神神志癥狀時,還要為其作頭部冷敷。對電灼傷的局部,在急救條件下,只需保持干燥或包扎即可。
5.雷電的產(chǎn)生和類型 產(chǎn)生:產(chǎn)生雷電的條件是雷雨云中有積累并形成極性??茖W家們對雷雨云的帶電機制及電荷有規(guī)律分布,進行了大量的觀測和試驗,積累了許多資料,并提出各種各樣的解釋,有些論點至今還有爭論。
(1) 對流云初始階段的“離子流”假說。 大氣中存在這大量的正離子和負離子,在云中的雨滴上,電荷分布是不均勻的,最外邊的分子帶負電,里層的帶正電,內層比外層的電勢差約高0.25V。
為了平衡這個電勢差,水滴就必須優(yōu)先吸收大氣中的負離子,這就使水滴逐漸帶上了負電荷。當對流發(fā)展開始時,較輕的正離子逐漸的被上升的氣流帶到云的上部;而帶負電的云滴因為比較重,就留在了下部,造成了正負電荷的分離。
(2) 冷云的電荷積累 當對流發(fā)展到一定階段,云體伸入0℃層以上的高度后,云中就有了過冷水滴、霰粒和冰晶等。這種由不同相態(tài)的水汽凝結物組成且溫度低于0℃的云,叫冷云。
冷云的電荷形成和積累過程有如下幾種: ① 過冷水滴在霰粒上撞凍起電 在云層重有許多水滴在溫度低于0℃時也不會凍結,這種水滴叫過冷水滴。過冷水滴是不穩(wěn)定的,只要它們被輕輕地震動一下,就馬上凍結稱冰粒。
當過冷水滴與霰粒碰撞時,會立即凍結,這叫撞凍。當發(fā)生撞凍時,過冷水滴外部立即凍成冰殼,但它的內部仍暫時保持著液態(tài),并且由于外部凍結放的潛熱傳到內部,其內部液態(tài)過冷水的溫度比外面的冰殼高。
溫度的差異使得凍結的過冷水滴外部帶上正電,內部帶上負電。當內部也發(fā)生凍結時,云滴就膨脹分裂,外表皮破裂成許多帶正電的冰屑,隨氣流飛到云層上部,帶負電的凍滴核心部分則附在較重的霰粒上,使霰粒帶負電并留在云層的中下部。
② 冰晶與霰粒的摩擦碰撞起電 霰粒是由凍結水滴組成的,成白色或乳白色,結構比較松脆。由于經(jīng)常有冷水滴與它撞凍并釋。
3.雷電小常識
雷電是伴有閃電和雷鳴的自然放電現(xiàn)象。
雷電一般產(chǎn)生于對流發(fā)展旺盛的積雨云中,因此常伴有強烈的陣風和暴雨,有時還伴有冰雹和龍卷。積雨云頂部一般較高,可達20公里,云的上部常有冰晶。
冰晶的凇附,水滴的破碎以及空氣對流等過程,使云中產(chǎn)生電荷。云中電荷的分布較復雜,但總體而言,云的上部以正電荷為主,下部以負電荷為主。
因此,云的上、下部之間形成一個電位差。當電位差達到一定程度后,就會產(chǎn)生放電,這就是我們常見的閃電現(xiàn)象。
閃電的的平均電流是3萬安培,最大電流可達30萬安培。閃電的電壓很高,約為1億至10億伏特。
一個中等強度雷暴的功率可達一千萬瓦,相當于一座小型核電站的輸出功率。放電過程中,由于閃道中溫度驟增,使空氣體積急劇膨脹,從而產(chǎn)生沖擊波,導致強烈的雷鳴。
帶有電荷的雷云與地面的突起物接近時,它們之間就發(fā)生激烈的放電。在雷電放電地點會出現(xiàn)強烈的閃光和爆炸的轟鳴聲。
這就是人們見到和聽到的閃電雷鳴。
4.雷電小常識
雷電 1、自然現(xiàn)象 【雷電是什么?】 雷電是伴有閃電和雷鳴的一種雄偉壯觀而又有點令人生畏的放電現(xiàn)象。
雷電一般產(chǎn)生于對流發(fā)展旺盛的積雨云中,因此常伴有強烈的陣風和暴雨,有時還伴有冰雹和龍卷。積雨云頂部一般較高,可達20公里,云的上部常有冰晶。
冰晶的凇附,水滴的破碎以及空氣對流等過程,使云中產(chǎn)生電荷。云中電荷的分布較復雜,但總體而言,云的上部以正電荷為主,下部以負電荷為主。
因此,云的上、下部之間形成一個電位差。當電位差達到一定程度后,就會產(chǎn)生放電,這就是我們常見的閃電現(xiàn)象。
閃電的的平均電流是3萬安培,最大電流可達30萬安培。閃電的電壓很高,約為1億至10億伏特。
一個中等強度雷暴的功率可達一千萬瓦,相當于一座小型核電站的輸出功率。放電過程中,由于閃道中溫度驟增,使空氣體積急劇膨脹,從而產(chǎn)生沖擊波,導致強烈的雷鳴。
帶有電荷的雷云與地面的突起物接近時,它們之間就發(fā)生激烈的放電。在雷電放電地點會出現(xiàn)強烈的閃光和爆炸的轟鳴聲。
這就是人們見到和聽到的閃電雷鳴。 【閃電是什么?】 暴風云通常產(chǎn)生電荷,底層為陰電,頂層為陽電,而且還在地面產(chǎn)生陽電荷,如影隨形地跟著云移動。
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、高大建筑物的頂端甚至人體之上,企圖和帶有陰電的云層相遇;陰電荷枝狀的觸角則向下伸展,越向下伸越接近地面。
最后陰陽電荷終于克服空氣的阻障而連接上。巨大的電流沿著一條傳導氣道從地面直向云涌去,產(chǎn)生出一道明亮奪目的閃光。
一道閃電的長度可能只有數(shù)百千米,但最長可達數(shù)千米。 閃電的溫度,從攝氏一萬七千度至二萬八千度不等,也就是等于太陽表面溫度的3~5倍。
閃電的極度高熱使沿途空氣劇烈膨脹。空氣移動迅速,因此形成波浪并發(fā)出聲音。
閃電距離近,聽到的就是尖銳的爆裂聲;如果距離遠,聽到的則是隆隆聲。你在看見閃電之后可以開動秒表,聽到雷聲后即把它按停,然后以3來除所得的秒數(shù),即可大致知道閃電離你有幾千米。
【閃電的類型】 曲折開叉的普通閃電稱為枝狀閃電。枝狀閃電的通道如被風吹向兩邊,以致看來有幾條平行的閃電時,則稱為帶狀閃電。
閃電的兩枝如果看來同時到達地面,則稱為叉狀閃電。 閃電在云中陰陽電荷之間閃爍,而使全地區(qū)的天空一片光亮時,那便稱為片狀閃電。
未達到地面的閃電,也就是同一云層之中或兩個云層之間的閃電,稱為云間閃電。有時候這種橫行的閃電會行走一段距離,在風暴的許多公里外降落地面,這就叫做“晴天霹靂”。
閃電的電力作用有時會在又高又尖的物體周圍形成一道光環(huán)似的紅光。通常在暴風雨中的海上,船只的桅桿周圍可以看見一道火紅的光,人們便借用海員守護神的名字,把這種閃電稱為“圣艾爾摩之火”。
超級閃電指的是那些威力比普通閃電大100多倍的稀有閃電。普通閃電產(chǎn)生的電力約為10億瓦特,而超級閃電產(chǎn)生的電力則至少有1000億瓦特,甚至可能達到萬億至100000億瓦特。
紐芬蘭的鐘島在1978年顯然曾受到一次超級閃電的襲擊,連13公里以外的房屋也被震得格格響,整個鄉(xiāng)村的門窗都噴出藍色火焰。 【襲擊的時間】 就在你閱讀這篇文章的時候,世界各地大約正有1800個雷電交作在進行中。
它們每秒鐘約發(fā)出600次閃電,其中有100次襲擊地球。 閃電可將空氣中的一部分氮變成氮化合物,借雨水沖下地面。
一年當中,地球上每一公頃土地都可獲得幾公斤這種從高空來的免費肥料。 烏干達首都坎帕拉和印尼的爪哇島,是最易受到閃電襲擊的地方。
據(jù)統(tǒng)計,爪哇島有一年竟有300天發(fā)生閃電。而歷史上最猛烈的閃電,則是1975年襲擊津巴布韋鄉(xiāng)村烏姆塔里附近一幢小屋的那一次,當時死了21個人。
【雷電的危害】 閃電的受害者有2/3以上是在戶外受到襲擊。他們每3個人中有兩個幸存。
在閃電擊死的人中,85%是男性,年齡大都在10歲至35歲之間。死者以在樹下避雷雨的最多。
蘇利文也許是遭閃電襲擊的冠軍。他是退休的森林管理員,曾被閃電擊中7次。
閃電曾經(jīng)燙焦他的眉毛,燒著他的頭發(fā),灼傷他的肩膀,扯走他的鞋子,甚至把他拋到汽車外面。他輕描淡寫地說:“閃電總是有辦法找到我?!?/p>
雷電對人體的傷害,有電流的直接作用和超壓或動力作用,以及高溫作用。當人遭受雷電擊的一瞬間,電流迅速通過人體,重者可導致心跳、呼吸停止,腦組織缺氧而死亡。
另外,雷擊時產(chǎn)生的是火花,也會造成不同程度的皮膚燒灼傷。雷電擊傷,亦可使人體出現(xiàn)樹枝狀雷擊紋,表皮剝脫,皮內出血,也能造成耳鼓膜或內臟破裂等。
【防雷擊須知】 雷電發(fā)生時產(chǎn)生的雷電流是主要的破壞源,其危害有直接雷擊、感應雷擊和由架空線引導的侵入雷。如各種照明、電訊等設施使用的架空線都可能把雷電引入室內,所以應嚴加防范。
一、雷擊易發(fā)生的部位 1.缺少避雷設備或避雷設備不合格的高大建筑物、儲罐等; 2.沒有良好接地的金屬屋頂; 3.潮濕或空曠地區(qū)的建筑物、樹本等; 4.由于煙氣的導電性,煙囪特別易遭雷擊; 5.建筑物上有無線電而又沒有避雷器和沒有良好接地的地方。 二、預防雷電的方法 1.建筑物上裝設避雷。
5.雷電小常識
雷電 1、自然現(xiàn)象 【雷電是什么?】 雷電是伴有閃電和雷鳴的一種雄偉壯觀而又有點令人生畏的放電現(xiàn)象。
雷電一般產(chǎn)生于對流發(fā)展旺盛的積雨云中,因此常伴有強烈的陣風和暴雨,有時還伴有冰雹和龍卷。積雨云頂部一般較高,可達20公里,云的上部常有冰晶。
冰晶的凇附,水滴的破碎以及空氣對流等過程,使云中產(chǎn)生電荷。云中電荷的分布較復雜,但總體而言,云的上部以正電荷為主,下部以負電荷為主。
因此,云的上、下部之間形成一個電位差。當電位差達到一定程度后,就會產(chǎn)生放電,這就是我們常見的閃電現(xiàn)象。
閃電的的平均電流是3萬安培,最大電流可達30萬安培。閃電的電壓很高,約為1億至10億伏特。
一個中等強度雷暴的功率可達一千萬瓦,相當于一座小型核電站的輸出功率。放電過程中,由于閃道中溫度驟增,使空氣體積急劇膨脹,從而產(chǎn)生沖擊波,導致強烈的雷鳴。
帶有電荷的雷云與地面的突起物接近時,它們之間就發(fā)生激烈的放電。在雷電放電地點會出現(xiàn)強烈的閃光和爆炸的轟鳴聲。
這就是人們見到和聽到的閃電雷鳴。 【閃電是什么?】 暴風云通常產(chǎn)生電荷,底層為陰電,頂層為陽電,而且還在地面產(chǎn)生陽電荷,如影隨形地跟著云移動。
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、高大建筑物的頂端甚至人體之上,企圖和帶有陰電的云層相遇;陰電荷枝狀的觸角則向下伸展,越向下伸越接近地面。
最后陰陽電荷終于克服空氣的阻障而連接上。巨大的電流沿著一條傳導氣道從地面直向云涌去,產(chǎn)生出一道明亮奪目的閃光。
一道閃電的長度可能只有數(shù)百千米,但最長可達數(shù)千米。 閃電的溫度,從攝氏一萬七千度至二萬八千度不等,也就是等于太陽表面溫度的3~5倍。
閃電的極度高熱使沿途空氣劇烈膨脹。空氣移動迅速,因此形成波浪并發(fā)出聲音。
閃電距離近,聽到的就是尖銳的爆裂聲;如果距離遠,聽到的則是隆隆聲。你在看見閃電之后可以開動秒表,聽到雷聲后即把它按停,然后以3來除所得的秒數(shù),即可大致知道閃電離你有幾千米。
【閃電的類型】 曲折開叉的普通閃電稱為枝狀閃電。枝狀閃電的通道如被風吹向兩邊,以致看來有幾條平行的閃電時,則稱為帶狀閃電。
閃電的兩枝如果看來同時到達地面,則稱為叉狀閃電。 閃電在云中陰陽電荷之間閃爍,而使全地區(qū)的天空一片光亮時,那便稱為片狀閃電。
未達到地面的閃電,也就是同一云層之中或兩個云層之間的閃電,稱為云間閃電。有時候這種橫行的閃電會行走一段距離,在風暴的許多公里外降落地面,這就叫做“晴天霹靂”。
閃電的電力作用有時會在又高又尖的物體周圍形成一道光環(huán)似的紅光。通常在暴風雨中的海上,船只的桅桿周圍可以看見一道火紅的光,人們便借用海員守護神的名字,把這種閃電稱為“圣艾爾摩之火”。
超級閃電指的是那些威力比普通閃電大100多倍的稀有閃電。普通閃電產(chǎn)生的電力約為10億瓦特,而超級閃電產(chǎn)生的電力則至少有1000億瓦特,甚至可能達到萬億至100000億瓦特。
紐芬蘭的鐘島在1978年顯然曾受到一次超級閃電的襲擊,連13公里以外的房屋也被震得格格響,整個鄉(xiāng)村的門窗都噴出藍色火焰。 【襲擊的時間】 就在你閱讀這篇文章的時候,世界各地大約正有1800個雷電交作在進行中。
它們每秒鐘約發(fā)出600次閃電,其中有100次襲擊地球。 閃電可將空氣中的一部分氮變成氮化合物,借雨水沖下地面。
一年當中,地球上每一公頃土地都可獲得幾公斤這種從高空來的免費肥料。 烏干達首都坎帕拉和印尼的爪哇島,是最易受到閃電襲擊的地方。
據(jù)統(tǒng)計,爪哇島有一年竟有300天發(fā)生閃電。而歷史上最猛烈的閃電,則是1975年襲擊津巴布韋鄉(xiāng)村烏姆塔里附近一幢小屋的那一次,當時死了21個人。
【雷電的危害】 閃電的受害者有2/3以上是在戶外受到襲擊。他們每3個人中有兩個幸存。
在閃電擊死的人中,85%是男性,年齡大都在10歲至35歲之間。死者以在樹下避雷雨的最多。
蘇利文也許是遭閃電襲擊的冠軍。他是退休的森林管理員,曾被閃電擊中7次。
閃電曾經(jīng)燙焦他的眉毛,燒著他的頭發(fā),灼傷他的肩膀,扯走他的鞋子,甚至把他拋到汽車外面。他輕描淡寫地說:“閃電總是有辦法找到我?!?/p>
雷電對人體的傷害,有電流的直接作用和超壓或動力作用,以及高溫作用。當人遭受雷電擊的一瞬間,電流迅速通過人體,重者可導致心跳、呼吸停止,腦組織缺氧而死亡。
另外,雷擊時產(chǎn)生的是火花,也會造成不同程度的皮膚燒灼傷。雷電擊傷,亦可使人體出現(xiàn)樹枝狀雷擊紋,表皮剝脫,皮內出血,也能造成耳鼓膜或內臟破裂等。
【防雷擊須知】 雷電發(fā)生時產(chǎn)生的雷電流是主要的破壞源,其危害有直接雷擊、感應雷擊和由架空線引導的侵入雷。如各種照明、電訊等設施使用的架空線都可能把雷電引入室內,所以應嚴加防范。
一、雷擊易發(fā)生的部位 1.缺少避雷設備或避雷設備不合格的高大建筑物、儲罐等; 2.沒有良好接地的金屬屋頂; 3.潮濕或空曠地區(qū)的建筑物、樹本等; 4.由于煙氣的導電性,煙囪特別易遭雷擊; 5.建筑物上有無線電而又沒有避雷器和沒有良好接地的地方。 二、預防雷電的方法 1.建。
6.雷電的產(chǎn)生
人們通常把發(fā)生閃電的云稱為雷雨云,其實有幾種云都與閃電有關,如層積云、雨層云、積云、積雨云,最重要的則是積雨云,一般專業(yè)書中講的雷雨云就是指積雨云。
云的形成過程是空氣中的水汽經(jīng)由各種原因達到飽和或過飽和狀態(tài)而發(fā)生凝結的過程。使空氣中水汽達到飽和是形成云的一個必要條件,其主要方式有:
(1) 水汽含量不變,空氣降溫冷卻;
(2) 溫度不變,增加水汽含量;
(3) 既增加水汽含量,又降低溫度
但對云的形成來說,降溫過程是最主要的過程。而降溫冷卻過程中又以上升運動而引起的降溫冷卻作用最為普遍。
積雨云就是一種在強烈垂直對流過程中形成的云。由于地面吸收太陽的輻射熱量遠大于空氣層,所以白天地面溫度升高較多,夏日這種升溫更為明顯,所以近地面的大氣的溫度由于熱傳導和熱輻射也跟著升高,氣體溫度升高必然膨脹,密度減小,壓強也隨著降低,根據(jù)力學原理它就要上升,上方的空氣層密度相對說來就較大,就要下沉。熱氣流在上升過程中膨脹降壓,同時與高空低溫空氣進行熱交換,于是上升氣團中的水汽凝結而出現(xiàn)霧滴,就形成了云。在強對流過程中,云中的霧滴進一步降溫,變成過冷水滴、冰晶或雪花,并隨高度逐漸增多。在凍結高度(-10攝氏度),由于過冷水大量凍結而釋放潛熱,使云頂突然向上發(fā)展,達到對流層頂附近后向水平方向鋪展,形成云砧,是積雨云的顯著特征。
積雨云形成過程中,在大氣電場以及溫差起電效應、破碎起電效應的同時作用下,正負電荷分別在云的不同部位積聚。當電荷積聚到一定程度,就會在云與云之間或云與地之間發(fā)生放電,也就是人們平常所說的閃電。
7.雷電的產(chǎn)生
大氣中發(fā)生的火花放電現(xiàn)象。
通常在雷雨云情況下出現(xiàn),但在雨層云、雪暴、塵暴和火山爆發(fā)時也會偶爾出現(xiàn)。閃電按發(fā)生的部位可分為云內放電、云際放電和云地放電三種,前兩種統(tǒng)稱為云閃,第三種稱為地閃(圖1[地閃])。
自然界中大部分閃電為云閃。 地閃與閃電總數(shù)的比值為1/3~1/6(溫帶地區(qū)的比值高于熱帶地區(qū))。
由于地閃對人類活動和生命安全有較大威脅,故研究比較多。 簡史 閃電現(xiàn)象和它對人類活動的影響,早已引起人們的注意。
中國早在公元前14世紀的殷代甲骨文中,就已有關于雷電的記載(見大氣科學發(fā)展簡史)。后在西漢劉安等著的《淮南子》中,提出“陰陽相薄為雷,激揚為電”的思想。
東漢王充在《論衡》一書中指出:“雷者,太陽之激氣也?!彼€總結了雷電活動的季節(jié)性:“正月始雷”、“五月雷迅”、“秋冬雷潛”。
到18世紀,為揭示閃電的性質,許多科學家進行了探測實驗。如美國學者B.富蘭克林在1750年曾提出,用裝在高塔上的避雷針,由云中引電進行測量的設想。
1752年6月他冒著雷擊的危險,在費城進行了著名的風箏探測雷電的實驗,觀測到了通過風箏引線由雷雨云產(chǎn)生的電火花,證實了自然閃電和摩擦產(chǎn)生的電本質的一致性。同一時期,蘇聯(lián)學者Μ.Β.羅蒙諾索夫和Γ.Β.里赫曼用自制測雷器探測到了雷暴過境所引起的電火花,不幸的是里赫曼為閃電擊斃。
自此以后,開始了關于閃電在電學基礎上的近代研究。 閃電結構 由云中曲折行進到達地面的閃電,人眼看上去似乎是一次瞬間閃光,但通過高速攝影揭示,它往往是由同一條通道、彼此間隔約百分之幾秒的多次相繼放電組成(圖2[ 高速攝影所示的閃電結構])。
整個閃電過程的每一次放電,稱為閃擊,一次閃電經(jīng)常可記錄到數(shù)次閃擊,有的多達10次以上。 閃擊一般包含先導和回擊兩個過程。
先導是為閃電放電建立電離通道的準備過程,分為梯級先導和直竄先導兩種。梯級先導是象階梯一樣逐級伸向地面的暗淡光柱,它的直徑約5米,每級長約50米,先導約以10米/秒的速度通過這一段路程,然后間歇約30~100微秒,再繼續(xù)向前延伸。
故整個梯級先導以約 1.5*10米/秒的平均速度迅速向地面伸展。梯級先導為回擊建立了電離通道,當先導距地面5~50米時,則地面上某點將產(chǎn)生沿電離通道向上行進的回擊過程。
回擊的發(fā)光度比先導強得多,肉眼所見的閃光即為回擊,速度約為 5*10米/秒,持續(xù)約40微秒,通過的電流約10安,偶爾可達10安?;負敉ǖ乐睆狡骄鶅H數(shù)厘米。
在梯級先導和第一次回擊通過之后,可能有百分之幾秒的時間間歇,隨后是第二次先導和回擊。第二次以后的各次先導,通常由云至地直竄而下,稱為直竄先導。
由于它沒有梯級,所以運動速度大約比梯級先導高10倍。一次閃電的整個持續(xù)時間約0.2秒,大約由云中向地面輸送數(shù)十庫負電荷。
因為閃電不是穩(wěn)態(tài)過程,也不受放電電極的影響,故用強電場中電子雪崩(由于電子碰撞的連鎖反應而使電子濃度劇增)的放電理論來解釋閃電過程時,遇到很多困難。因此有人提出流光理論,認為當電子雪崩很強時將產(chǎn)生光子發(fā)射,并由此產(chǎn)生光電離而形成新的衍生電子雪崩,這種不斷向前發(fā)展的強電離區(qū)稱為流光,向陽(陰)極擴展的稱為正(負)流光。
流光理論能夠較好地解釋閃電放電,按這種理論,梯級先導是一種以梯級形式推進的負流光,它的整體速度類似于空氣中實驗室火花的負流光速度。直竄先導是沿先前電離通道推進的負流光,而回擊是由地面向上推進的正流光。
閃電電場變化 閃電在距離l 處產(chǎn)生的電場包含靜電場、感應場和輻射場三種成分。靜電場分量正比于放電電矩,與成反比;電磁感應分量取決于放電電流,與成反比;電磁輻射場分量取決于放電時電荷運動的加速度,與l 成反比。
因此,對近處放電,靜電場作用大,而對很遠的放電,輻射場作用大(見天電)。一次閃擊的電場變化,最初是與先導放電有關的、持續(xù)約0.1秒的緩變部分(L變化),隨后是與回擊有關的、持續(xù)時間小于1毫秒的快速梯級變化(R變化),最后是持續(xù)時間約0.1秒的緩變(S變化)。
多次閃擊的電場變化,都再次從L變化開始,以S變化結束,其間是對應于地閃的R變化和兩次R變化之間的緩慢變化(J變化),后者是兩次閃擊間歇不發(fā)光的放電過程形成的(圖3[一次閃擊])。 閃電光譜和閃電電流 閃電發(fā)射光譜的觀測研究,提供了閃電物理性質的最早線索。
考察 3000~10000埃的閃電光譜時,發(fā)現(xiàn)它是在弱連續(xù)光譜的背景上,由原子和離子發(fā)射譜線以及分子的發(fā)射和吸收帶組成的。已發(fā)表的近兩百條譜線,大多數(shù)屬于中性的和電離的氮和氧的發(fā)射譜線。
由閃電光譜的研究,可推斷閃電通道的溫度在幾微秒內就達到25000~30000K的峰值,但在30微秒左右,已降到半峰值;在峰值溫度時通道中的電子濃度為10~10個/厘米,約大于或等于通道中的分子、原子和離子的濃度之和;壓力達10個大氣壓。閃電光譜的一些研究結果與電磁方法觀測的閃電電學參數(shù)相吻合。
從電力、建筑等部門的防雷保護設計來說,閃電電流是閃電放電的一個最重要的參數(shù),并由此可以推斷有關電荷、能量、電矩等參數(shù)。閃電的電流一般在10微秒左右。
8.雷電的產(chǎn)生
雷電的危害
雷電以其高電壓,大電流對財物、人員造成巨大傷害,其實質是雷擊產(chǎn)生瞬態(tài)高壓浪涌。浪涌通過電網(wǎng)或感應進入電源線或數(shù)據(jù)信號線 ,對設備訊號產(chǎn)生破壞。
一個強烈的雷擊可能會對用戶的設備立即造成災害性后果,除直接的設備破壞、人身傷亡損失外(如移動基站被破壞),有些會產(chǎn)生間接的損失,如果銀行服務停頓,交通指揮混亂。
高壓、大電流有時也會因人為的操作而產(chǎn)生,如高壓變壓器的切換、補償調整電容系統(tǒng)的調節(jié)等,有時候,終端負載過流短路也會對用電系統(tǒng)造成沖擊。
中強度的雷擊可能造成用戶設備中的一些零部件被損害或致其性能提前老化,如電子設備的線路板及元件燒毀。
輕度過頻的雷擊亦有可能對用戶造成損失,如傳輸或存儲的訊號或數(shù)據(jù)錯亂,丟失服務器,電腦死機等。
GBF通信網(wǎng)絡防雷器
在信息時代飛速發(fā)展的今天,數(shù)據(jù)的安全尤為重要,很難想象大量數(shù)據(jù)丟失后所產(chǎn)生的嚴重后果,GBF&ABC通信網(wǎng)絡防雷器因應不同場合的需要而度身定制,最大限度保護信號線(數(shù)據(jù)線)的安全,為名副其實的信息保護神。
以上每個型號規(guī)格防雷器均加FS(聲光報警觸點)或(遙信觸點)功能
* 地線電阻應小于4歐姆
* 應避免防雷器接地線與電源線平行,最好是垂直交叉
* 防雷器輸入線越短越好
電源防雷器安裝要求:
*GBF系列電源防雷器以并聯(lián)的形式安裝在低壓電網(wǎng)中,輸出端直接接地(電網(wǎng))如圖所示:
*GBF系列電源防雷器的安裝位,一般安裝在:
“B級”,在動力配電柜中設備的前端或電源進線處,以盡可能直接地將雷電流分流并避免耦合。
“C級”,在分配電柜中靠近敏感設備處,這時,風險被判定為“輕微”或“中等”。
外部避雷和內部避雷
避雷針(或避雷帶、避雷網(wǎng))、引下線和接地系統(tǒng)構成外部防雷系統(tǒng),主要是為了保護建筑物免受雷擊引起火災事故及人身安全事故,而內部防雷系統(tǒng)則是防止雷電和其他形式的過電壓侵入設備中造成損壞,這是外部防雷系統(tǒng)無法保證的,為了實現(xiàn)內部避雷,需要進出各保護區(qū)的電纜、金屬管道等都要連接避雷及過壓保護器,并進行等電位連接。
外部避雷和內部避雷
避雷針(或避雷帶、避雷網(wǎng))、引下線和接地系統(tǒng)構成外部防雷系統(tǒng),主要是為了保護建筑物免受雷擊引起火災事故及人身安全事故,而內部防雷系統(tǒng)則是防止雷電和其他形式的過電壓侵入設備中造成損壞,這是外部防雷系統(tǒng)無法保證的,為了實現(xiàn)內部避雷,需要進出各保護區(qū)的電纜、金屬管道等都要連接避雷及過壓保護器,并進行等電位連接。
外部避雷和內部避雷
避雷針(或避雷帶、避雷網(wǎng))、引下線和接地系統(tǒng)構成外部防雷系統(tǒng),主要是為了保護建筑物免受雷擊引起火災事故及人身安全事故,而內部防雷系統(tǒng)則是防止雷電和其他形式的過電壓侵入設備中造成損壞,這是外部防雷系統(tǒng)無法保證的,為了實現(xiàn)內部避雷,需要進出各保護區(qū)的電纜、金屬管道等都要連接避雷及過壓保護器,并進行等電位連接。