閃電是云與云之間、云與地之間或者云體內(nèi)各部位之間的強(qiáng)烈放電現(xiàn)象,。通常是暴風(fēng)云(積雨云)產(chǎn)生電荷,,底層為陰電,頂層為陽(yáng)電,,而且還在地面產(chǎn)生陽(yáng)電荷,,如影隨形地跟著云移動(dòng)。正電荷和負(fù)電荷彼此相吸,,克服空氣的阻障而連接上,。巨大的電流沿著一條傳導(dǎo)氣道從地面直向云涌去,產(chǎn)生出一道明亮奪目的閃光,。# ]$ Z# Y( v! D" _% s0 y
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G2 e) Z/ d8 Z6 u 一道閃電的長(zhǎng)度可能只有數(shù)百米(最短的為100米),但最長(zhǎng)可達(dá)數(shù)千米,。閃電的溫度,,從攝氏一萬(wàn)七千度至二萬(wàn)八千度不等,也就是等于太陽(yáng)表面溫度的3~5倍,。
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: J1 f, W0 R8 O2 E; z0 b2020年6月25日,,世界氣象組織(WMO)公布了迄今為止探測(cè)到的跨度最長(zhǎng)的閃電。它有多長(zhǎng)呢,?橫向跨度709公里,!相當(dāng)于從武漢直接閃到了上海。
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4 ^* W- K9 j8 m D不過(guò),,它并不是發(fā)生在我國(guó)境內(nèi),,而是在2018年10月31日發(fā)生于巴西南部。WMO同時(shí)還公布了持續(xù)時(shí)間最久的閃電:2019年3月4日阿根廷北部,,這道閃電持續(xù)了驚人的16.73秒,。
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如今衛(wèi)星遙感技術(shù)快速發(fā)展,從更廣闊的高空俯視,可以探測(cè)到范圍更廣,、時(shí)間更長(zhǎng)的極端閃電并獲取關(guān)鍵數(shù)據(jù),。最近公布的最長(zhǎng)橫跨距離和最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間的巨型閃電,就是被名為GOES-16的地球同步軌道環(huán)境衛(wèi)星觀測(cè)到的,。
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GOES-16地球同步軌道環(huán)境衛(wèi)星(由美國(guó)國(guó)家海洋與大氣局管理)( f( a3 S N1 ^
5 @( W7 I$ e$ [0 V+ ~5 M閃電的發(fā)生具有一定的隨機(jī)性和不確定性,,只是守株待兔般等待,研究效率將十分低下,。我國(guó)氣象科學(xué)研究院連續(xù)多年開(kāi)展了“人工引雷”試驗(yàn),,“人工引雷”是通過(guò)閃電產(chǎn)生條件預(yù)測(cè)閃電的形成區(qū)域,然后發(fā)射一枚拖拽著金屬絲導(dǎo)線的小火箭,,通過(guò)金屬絲將閃電引至定點(diǎn)目標(biāo)物,。下圖是2019年7月的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景,場(chǎng)面酷炫如科幻大片,。9 r# i. ~7 g+ n b
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▲我國(guó)人工引雷試驗(yàn) | 中國(guó)氣象局
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5 P& \! `8 z$ s; X( U' ]4 J閃電巨大的威力來(lái)自于它巨大的電流,,峰值時(shí)可達(dá)幾萬(wàn)安培(2200瓦的家用大功率電取暖器額定電流也不過(guò)10安培)。閃電持續(xù)的時(shí)間往往非常短,,實(shí)際輸送的能量并沒(méi)有想象中那么大,。8 y( e6 O: n" S1 j: V
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據(jù)資料顯示,一次普通閃電電壓約為500萬(wàn)伏,,電流約為2萬(wàn)安,,持續(xù)時(shí)間約為0.1秒,E=UIt=5000000*20000*0.1= 10億焦耳& [( B: R5 k7 W
& p7 e. S$ ^3 l5 O$ F9 o, [ O y10億焦耳看似數(shù)值驚人,。但事實(shí)上,,1度電(1kWh)就有360萬(wàn)焦耳。換算一下,,從一道閃電中大約可獲取280度電,,相當(dāng)于閃電電擊一下,僅能充滿(或者報(bào)廢)一臺(tái)特斯拉電動(dòng)汽車(chē),。. E: r2 E$ \ O- a5 L3 t# h) O
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如果按照1度電0.5元計(jì)算,,一道閃電的價(jià)值大約是140元!這樣的產(chǎn)能確實(shí)不太令人滿意,。以后有人再說(shuō),,閃電有不可估量的能量時(shí),你可以反駁啦,!) {7 ]/ V( j$ E% h7 e# e
" Y7 I2 D7 c8 R/ G. ^7 d4 |閃電是大自然創(chuàng)造的,,但是我們?nèi)祟?lèi)也創(chuàng)造了“人工閃電”(特斯拉線圈)。特斯拉線圈又叫泰斯拉線圈,,這是從"Tesla"這個(gè)英文名直接音譯過(guò)來(lái)的,。特斯拉線圈是由一個(gè)感應(yīng)圈、變壓器、打火器,、兩個(gè)大電容器和一個(gè)初級(jí)線圈的互感器組成,。
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其原理是首先利用變壓器升壓,然后給初級(jí)回路電容充電,,充到放電閾值時(shí),,火花間隙放電導(dǎo)通,初級(jí)回路發(fā)生電磁振蕩,,給次級(jí)線圈提供足夠高的激發(fā)功率,。由于初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的固有頻率設(shè)置相等,可以發(fā)生電磁共振,,次級(jí)線圈可以積累極高的電壓,,當(dāng)電壓能夠擊穿空氣時(shí),我們就看到人工閃電了,。
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