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,,頂層為陽電,,而且還在地面產(chǎn)生陽電荷,,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,。2 W; V) |8 y( M2 \ B9 F) E
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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(dá)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。
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7 A! W! h4 C, X) l9 `2020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(dāng)于從武漢直接閃到了上海,。
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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(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,可以探測到范圍更廣,、時(shí)間更長的極端閃電并獲取關(guān)鍵數(shù)據(jù),。最近公布的最長橫跨距離和最長持續(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)星觀測到的,。) R& Q* l+ L2 f; y$ F0 k' @; s0 N8 M
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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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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,。我國氣象科學(xué)研究院連續(xù)多年開展了“人工引雷”試驗(yàn),,“人工引雷”是通過閃電產(chǎn)生條件預(yù)測閃電的形成區(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)場景,,場面酷炫如科幻大片。/ e: ?: |: r. K5 k7 Y- K3 x% t3 B- b
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▲我國人工引雷試驗(yàn) | 中國氣象局
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閃電巨大的威力來自于它巨大的電流,,峰值時(shí)可達(dá)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(shí)間往往非常短,實(shí)際輸送的能量并沒有想象中那么大,。
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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(shí)間約為0.1秒,,E=UIt=5000000*20000*0.1= 10億焦耳& W) V* F- l8 o% R4 q
& z; \ s+ E& f0 C' D% L5 o5 _10億焦耳看似數(shù)值驚人。但事實(shí)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(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,。
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% h! X! C8 v' Y& z( l v/ K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,,閃電有不可估量的能量時(shí),你可以反駁啦,!6 i7 }6 G2 L r0 j+ {9 f5 P% j1 z
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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(gè)英文名直接音譯過來的,。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(shè)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(dāng)電壓能夠擊穿空氣時(shí),我們就看到人工閃電了,。/ Q- d5 D2 E2 m* o% N- c
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