Lightning的研究及防护方法摘要：闪电是云与云之间、云与地之间或者云体内各部位之间的强烈放电现象。闪电的类型很多，最常见的闪电是线形闪电，除了线形闪电，另外还有球形闪电、链形闪电、联珠状闪电，后三种比较少见。闪电是我们最熟悉的大自然“力量秀”。据估计，地球每秒钟被闪电击中的次数达到45次。闪电是一种大气放电现象，一次闪电所产生的能量足以让一辆普通轿车行驶大约290公里到1450公里，相当于30升到144升汽油产生的能量。与此同时，闪电灾害是最严重的10种自然灾害之一，被称为“电子时代的一大公害”。如何合理的利用闪电所带来的能量及防护闪电所带来的危害成为了一项很有意义的研究课题。关键词：闪电闪电能量危害防护闪电的产生暴风云通常产生电荷，底层为阴电，顶层为阳电，而且还在地面产生阳电荷，如影随形地跟着云移动。正电荷和负电荷彼此相吸，但空气却不是良好的传导体。正电荷奔向树木、山丘、高大建筑物的顶端甚至人体之上，企图和带有负电的云层相遇；负电荷枝状的触角则向下伸展，越向下伸越接近地面。最后正负电荷终于克服空气的阻障而连接上。巨大的电流沿着一条传导气道从地面直向云涌去，产生出一道明亮夺目的闪光。一道闪电的长度可能只有数百米(最短的为100米)，但最长可达数千米。闪电的温度，从摄氏一万七千度至二万八千度不等，也就是等于太阳表面温度的3~5倍。闪电的极度高热使沿途空气剧烈膨胀。空气移动迅速，因此形成波浪并发出声音。闪电距离近，听到的就是尖锐的爆裂声；如果距离远，听到的则是隆隆声。在看见闪电之后可以开动秒表，听到雷声后即把它按停，然后用所得的秒数乘以0.3(声速约340m/s)，即可大致知道闪电的远近。肉眼看到的一次闪电，其过程是很复杂的。当雷雨云移到某处时，云的中下部是强大负电荷中心，云底相对的下垫面变成正电荷中心，在云底与地面间形成强大电场。在电荷越积越多，电场越来越强的情况下，云底首先出现大气被强烈电离的一段气柱，称梯级先导。这种电离气柱逐级向地面延伸，每级梯级先导是直径约5米、长50米、电流约100安培的暗淡光柱，它以平均约150000米/秒的高速度一级一级地伸向地面，在离地面5—50米左右时，地面便突然向上回击，回击的通道是从地面到云底，沿着上述梯级先导开辟出的电离通道。回击以5万公里/秒的更高速度从地面驰向云底，发出光亮无比的光柱，历时40微秒，通过电流超过1万安培，这即第一次闪击。相隔百分之几秒之后，从云中一根暗淡光柱，携带巨大电流，沿第一次闪击的路径飞驰向地面，称直窜先导，当它离地面5—50米左右时，地面再向上回击，再形成光亮无比光柱，这即第二次闪击。接着又类似第二次那样产生第三、四次闪击。通常由3—4次闪击构成一次闪电过程。一次闪电过程历时约0.25秒，在此短时间内，窄狭的闪电通道上要释放巨大的电能，因而形成强烈的爆炸，产生冲击波，然后形成声波向四周传开，这就是雷声或说“打雷”。闪电的接收和利用因为闪电的高电压、大电流，所以它才储藏着相当巨大的能量。一般云地电压为107~108伏特；电流约为104~105安培；一次输送约20库伦电荷，所以一次闪电的能量约为2×（108~109）焦耳，将其转换为瞬时功率应为108~1010千瓦。这是一秒钟所做的功。假如：一个家庭所有电器的功率总和为10千瓦，那么这一个闪电所释放出的电量可为这个家庭提供107~109秒的用电量，即156~11574天的用电量。这还是在不用考虑如何去节电的情况下的时间。闪电的利用主要是以下方式：1、用避雷针将闪电引入电容中。利用大容量电容进行缓冲，因为当今的任何充电电池也不可能有如此快的充电速度，也只有电容有这样的响应速度；2、利用电容对蓄电池充电或直截逆变器转换成市电送入电网。闪电的危害防护通常雷击有三种形式，直击雷、感应雷、球形雷。直击雷破坏一种是通过强大的闪电流使建（构）筑物水分受热汽化膨胀，从而产生很大的机械力导致建筑物燃烧或爆炸；另一种是当闪电击中接闪器，电流沿引下线向大地泄放时，有可能向临近的物体跳击，称为闪电“反击”，从而造成火灾或人身伤亡。感应雷破坏也称为二次破坏，它分为静电感应雷和电磁感应雷两种，闪电流变化产生强大的交变磁场，使周围的金属构件产生感应电流向周围物体放电，对设备产生强烈的破坏性。静电感应雷指带有大量负电荷的雷云所产生的电场将会在金属导线上感应出被电场束缚的正电荷。当雷云对地放电或云间放电时，云层中的负电荷瞬间消失，正电荷也就在一瞬间失去束缚沿着线路产生大电流冲击。球形雷民间则常称之为滚地雷，平均直径为25厘米，大多数在10～100厘米之间，小的只有0.5厘米，最大的直径达数米，其行走路线，一般是从高空直接下降，接近地面时突然改向作水平移动；有的突然在地面出现，弯曲前进；也有沿着地表滚动并迅速旋转的；运动