關於閃電的那些事兒 探秘人工引雷

導語：雷電是大氣中十分壯觀的超長距離放電過程，通常伴隨著強對流天氣過程發生，它是一種常見的自然現象，在我國，盛夏的6、7、8月是雷電高發的時段。根據全球閃電的衛星觀測結果估計，全球每秒鐘有46次閃電發生，其中88%出現在陸地上。我國地處溫帶和亞熱帶地區，雷暴活動十分頻繁。

「

夏日炎炎，酷日高懸，

大地散發出令人難受的悶熱。

午前，天邊有朵朵雲彩出現，

午後，雲體逐漸變得臃腫和高大。

很快，

雲體合併，

烏雲密布天空，

天色頓時陰暗起來。

從雲中發出劃破長空的閃電，

傳來沉悶的隆隆雷聲。

」

五個問題解密人工引雷試驗

本報記者 崔國輝 趙曉妮

從富蘭克林生活的時代開始，人們便試圖將「天上的雷電」從空中引下。隨著科學的發展，「人工引雷」逐漸引起科學家關注。

圖片來源：網路

為解開雷電發生的物理過程之謎，中國氣象科學研究院災害天氣國家重點實驗室（以下簡稱重點實驗室）雷電研究團隊於2006年在廣州從化建立了國內首個固定雷電野外試驗基地，每年5月至8月開展人工引雷試驗，目前已成功引雷百餘次。在那裡，他們進一步發展了人工引雷技術，大大提高了人工引雷的成功率，為雷電研究和防護技術發展提供了有效手段。同時，他們獲取的分析資料填補了我國氣象部門在雷電電流測量方面的空白。

近日，本報記者專訪重點實驗室首席研究員、雷電物理和防護工程實驗室主任張義軍，為大家揭秘人工引雷這件「酷炫」工作背後的玄機。

2012年5月30日，位於從化的廣州野外雷電實驗基地，一名研究員正在介紹一種美國生產的人工引雷電火箭。圖片來源：廣州日報，記者邵權達 攝

一問：什麼是人工引雷？其原理是什麼？

答：人工引雷，指的是在雷暴環境下利用一定的裝置和設施，人為在某一指定點觸發閃電，並把閃電引到預知位置進行科學試驗。

目前，通常是在雷暴條件比較成熟的情況下，通過帶鋼絲的小型火箭將雷電人為地引發到地面，使本來隨機發生的自然雷電在可控狀態下進行。鋼絲在向上發展過程中，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。

雷電發生前，雲層中的電場將會影響地面上的電場。根據地面上的電場強度，可以大概推斷雲層中的電場強度，以確定觸雷時間。當火箭飛到200米至400米高度時，就在雷暴雲和大地之間建立了一條放電「通道」。

二問：如何實現人工引雷？

答：引雷火箭是人工引雷的主要工具，箭體內有火箭發動機、發動機點火電爆管。

人工引雷火箭拖著一條細細的鋼絲，鋼絲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。火箭發射後上升的速度是決定能否成功引雷的關鍵。火箭的發射速度要掌握適中，太快了，會將鋼絲拉斷；火箭太慢，趕不上帶電粒子的飄移速度，同樣不能引雷電落地。

其他人工引雷手段，如向雷暴雲噴射火焰或高壓水柱以及激光誘雷等，目前尚未取得真正意義上的成功。激光誘雷涉及諸多理論和技術問題，是今後值得深入探討和研究的課題，一旦獲得成功，將具有重要的科學意義和實用價值。

三問：人工引雷每次都能成功嗎？

答：並非每次都能成功。

引雷需要研究確認閃電產生的條件，包括電場、電荷或其他有關的空間條件，同時要準確探測空中電場強度及其演變特性。當引雷條件滿足，還要在自然閃電放電之前及時進行引雷。

目前，世界上只有法國、美國、日本、巴西和中國等掌握了人工引雷技術。

四問：人工引來的雷電和自然條件下的雷電，有什麼異同？

答：人工引雷能提供最接近真實的自然雷電模擬源，觸發閃電的過程和自然閃電的過程是完全相似的。不過，自然界中閃電發生的時間和地點都很隨機，而人工觸發閃電可以預知發生的時間和地點。

在我國南方雷暴雲條件下，絕大多數的人工觸發閃電都是負極性的。地面觸發的負極性閃電事件與高建築物上發生的負極性上行自然閃電相類似，始於上行正先導，可能包含一次或多次直竄先導-回擊過程，有時僅出現連續電流而無回擊過程。地面觸發方式的閃電事件不能模擬自然閃電向下發展的梯級先導-回擊過程。

不管是地面觸發還是空中觸發方式的人工引雷，其初始連續電流過程之後的下行先導-回擊過程，與自然閃電都沒有根本性的差異。

五問：人工引來的雷電，最後用來做什麼？

答：人工引雷可以為我國雷電監測、預警預報和防護技術研究與開發提供必要的基礎平台，為我國雷電業務的發展提供更加科學的技術支撐，以提高我國雷電災害防禦能力。

傳統的避雷系統是由避雷針、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。人工引雷提供了最接近真實的自然雷電模擬源，不但可以用於雷電物理研究，還能對雷電防護裝置的性能進行綜合試驗和評估，結果更為可靠。

另外，人工引發雷電對雷暴電場和降水有明顯影響，一般會導致降雨猛增，對冰雹雲進行人工引雷則可以使冰雹削減、降水增加。未來，人工引雷有可能成為人工影響天氣過程的一個有效手段。

人工引雷所在地點的附近還會產生強大的電磁輻射。這種輻射則可能誘發農作物或其種子基因發生變異。如果將人工引雷技術應用於人工育種，就能以大大低於太空育種的成本，選育出多種有實用價值的新品種。

「

雷電是一種強大的能源，如果能控制它並為人類造福將產生不可估量的價值，人工引雷火箭也許是走向成功的第一步。

」

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本文來源：《中國氣象報》2017年7月21日四版

作者：本報記者 崔國輝 趙曉妮

圖片來源：網路

責任編輯：張小娟

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