閃電是云與云之間、云與地之間或者云體內(nèi)各部位之間的強烈放電現(xiàn)象,。通常是暴風云(積雨云)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。正電荷和負電荷彼此相吸,,克服空氣的阻障而連接上,。巨大的電流沿著一條傳導氣道從地面直向云涌去,產(chǎn)生出一道明亮奪目的閃光,。
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一道閃電的長度可能只有數(shù)百米(最短的為100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。0 `$ T; s6 O+ k+ T
! c$ m4 i$ q4 L( l2 q2020年6月25日,,世界氣象組織(WMO)公布了迄今為止探測到的跨度最長的閃電,。它有多長呢?橫向跨度709公里,!相當于從武漢直接閃到了上海,。( f- T7 c8 ^4 l) a+ E8 ?9 n. i7 H
' p' g) I9 g8 x$ l( k0 Y不過,它并不是發(fā)生在我國境內(nèi),,而是在2018年10月31日發(fā)生于巴西南部,。WMO同時還公布了持續(xù)時間最久的閃電: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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' x( S# f) M3 Z/ A0 f& Q 如今衛(wèi)星遙感技術(shù)快速發(fā)展,,從更廣闊的高空俯視,可以探測到范圍更廣,、時間更長的極端閃電并獲取關鍵數(shù)據(jù)。最近公布的最長橫跨距離和最長持續(xù)時間的巨型閃電,,就是被名為GOES-16的地球同步軌道環(huán)境衛(wèi)星觀測到的,。9 H& ]4 T9 e& u3 A3 r4 q$ E0 i
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GOES-16地球同步軌道環(huán)境衛(wèi)星(由美國國家海洋與大氣局管理)
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3 G$ [, X1 T% z- V閃電的發(fā)生具有一定的隨機性和不確定性,只是守株待兔般等待,,研究效率將十分低下,。我國氣象科學研究院連續(xù)多年開展了“人工引雷”試驗,“人工引雷”是通過閃電產(chǎn)生條件預測閃電的形成區(qū)域,,然后發(fā)射一枚拖拽著金屬絲導線的小火箭,,通過金屬絲將閃電引至定點目標物。下圖是2019年7月的實驗場景,,場面酷炫如科幻大片,。% A0 v% c4 T/ h7 h: S* d( W
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▲我國人工引雷試驗 | 中國氣象局, h" F8 |$ p' J( o3 }
4 Q( W9 ~5 n7 U) T3 {5 [% A7 a閃電巨大的威力來自于它巨大的電流,,峰值時可達幾萬安培(2200瓦的家用大功率電取暖器額定電流也不過10安培)。閃電持續(xù)的時間往往非常短,,實際輸送的能量并沒有想象中那么大,。5 O3 \# f7 b- F9 T/ y+ x
9 x% S) o0 Z7 w2 \據(jù)資料顯示,一次普通閃電電壓約為500萬伏,,電流約為2萬安,,持續(xù)時間約為0.1秒,E=UIt=5000000*20000*0.1= 10億焦耳
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10億焦耳看似數(shù)值驚人,。但事實上,,1度電(1kWh)就有360萬焦耳。換算一下,,從一道閃電中大約可獲取280度電,,相當于閃電電擊一下,僅能充滿(或者報廢)一臺特斯拉電動汽車,。
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d( w: w0 }! F. T3 X& A如果按照1度電0.5元計算,,一道閃電的價值大約是140元!這樣的產(chǎn)能確實不太令人滿意,。以后有人再說,,閃電有不可估量的能量時,你可以反駁啦,!# e6 Q. @$ J0 a- k/ w$ n7 b9 n8 |
) s+ `) }7 ^, `! i: L閃電是大自然創(chuàng)造的,,但是我們?nèi)祟愐矂?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"這個英文名直接音譯過來的,。特斯拉線圈是由一個感應圈、變壓器,、打火器,、兩個大電容器和一個初級線圈的互感器組成。/ V4 b0 b. B/ f4 N Y
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其原理是首先利用變壓器升壓,,然后給初級回路電容充電,,充到放電閾值時,火花間隙放電導通,,初級回路發(fā)生電磁振蕩,,給次級線圈提供足夠高的激發(fā)功率。由于初級線圈和次級線圈的固有頻率設置相等,,可以發(fā)生電磁共振,,次級線圈可以積累極高的電壓,當電壓能夠擊穿空氣時,,我們就看到人工閃電了,。2 H2 t$ y/ n2 Y( J$ e) z
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