仙人渡劫？不不不，這是中科院大氣所在人工引雷

審核專家：孟夢

中國科學(xué)院物理研究所副研究員

最近，有個視頻登上各平臺的熱搜。視頻中，一支火箭沖上云霄，隨后被雷電擊中。一陣炫目的白光中，只見一道閃電如一把利劍直入地面，整個畫面非常震撼。

網(wǎng)友直呼“這是何方道友在此渡劫？”，甚至開始在線念咒語。

來源 | 微博

小編在此科學(xué)辟謠，這其實是7月11日晚后半夜到12日中午，中科院大氣所野外工作人員在山東濱州，多次進行發(fā)射火箭人工引雷試驗。

想一想，那段時間暴雨＋雷電的天氣，我們在家躲雨，他們卻還要冒雨出去引雷，實在是太辛苦了。

你可能會疑惑了，每當(dāng)雷電天氣時，氣象部門就會發(fā)布各種預(yù)警，苦口婆心地叮囑公眾盡量不要外出，為啥自己反而跑去引雷？就不怕電到自己？

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為什么要做人工引雷試驗？

在討論這個問題之前，我們先來搞清楚什么是“人工引雷”。

大家都知道，雷電一般都會在云里一閃而過，這種閃電就是“云閃”。

但有些閃電脾氣暴躁，會擊中地面或地上的物體，如人、樹木、房屋等。這種閃電則是“云地閃”或“地閃”，是雷暴云與地面之間的放電。這種閃電的危害極大，可以說是罪行累累——燒毀樹木、房屋，引發(fā)火災(zāi)；燒傷人類，甚至造成人直接死亡。

來源 | 快資訊

與其任由其毀壞森林、造成人員傷亡，何不先發(fā)制人？

于是，氣象專家在適宜的雷暴條件下，可以把閃電引到預(yù)知位置。暴戾的閃電怎么會乖乖聽話任由指揮？

這是因為氣象專家利用了“火箭人工引雷技術(shù)”，這可不是飛向太空的那種火箭，而是一種拖帶金屬導(dǎo)線的專用火箭。將這種火箭向起電的雷暴云發(fā)射，從而人為觸發(fā)雷電，就是“人工引雷”。

觸發(fā)后的閃電順著金屬導(dǎo)線，被一路引到預(yù)知位置。比起來隨機發(fā)生的自然閃電，人工觸發(fā)閃電的位置、時間確定，方便近距離觀察、測量，研究人員可以獲取其電流、近距離電磁場等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

因為自然產(chǎn)生的閃電具有高電壓、大電流、長距離、強電磁輻射等特征，在實驗室很難進行人工模擬。

所以，人工引雷是當(dāng)前能夠較為真實地模擬自然閃電的唯一手段，也是研究雷電放電過程、雷擊效應(yīng)及測試?yán)纂娞綔y設(shè)備的重要手段之一。尤其，人工引雷對雷電防護設(shè)備的檢測肯定比在高壓實驗室內(nèi)模擬的實驗數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

高考前，技術(shù)人員在校園內(nèi)進行防雷安全檢測。

來源 | 見水印

人工引雷可以為我國雷電監(jiān)測、預(yù)警預(yù)報和防護技術(shù)研究與開發(fā)提供數(shù)據(jù)支撐，還以提高雷電災(zāi)害防御能力。因此，中科院大氣所野外工作人員才會冒雨去人工引雷。

說完為什么引雷，接下來我們一起來看看引雷的具體過程。

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如何人工引雷？

大家還記得物理課本上，那個在雷雨天放風(fēng)箏的富蘭克林嗎？

來源 | 見水印

雖然他并沒有將雷真正地引下來，但是啟發(fā)了我們可以利用導(dǎo)體，在雷暴云與地面之間人為建立一條“放電通道”。

如今，風(fēng)箏換成了火箭。

科研人員在有雷暴活動的區(qū)域，通過測量地面電場強度推斷云層中的電場強度，從而確定觸雷時間。在自然雷電發(fā)生前，向雷暴云發(fā)射拖著金屬導(dǎo)線的火箭?；鸺?00米/秒到200米/秒的速度直沖云霄引發(fā)雷電，導(dǎo)線就在雷暴云和大地之間建立了一條“放電通道”。

2019年廣東從化人工引雷測量示意圖，右上角為人工引雷的光學(xué)圖像。

來源 | 大氣科學(xué)

這就形成了文章開頭視頻中從云端到地面的強烈放電現(xiàn)象，而其中亮瞎我們鈦合金眼的白光，就是放電過程中巨大的能量釋放。

人工引雷現(xiàn)場 來源 | 中國氣象數(shù)據(jù)

有網(wǎng)友說接地那段放電像“金箍棒”，又直又長又亮！那平日里彎彎曲曲的閃電，為什么在引雷時如一把利刃直插地面？

來源 | 湟中氣象

這是因為視頻拍攝者距離引雷點比較近，展示的大多是部分導(dǎo)線所引導(dǎo)下來的閃電。如果站遠點看，就能看到人工引雷過程中的放電“路線”并不全是直的。

2019年廣東從化人工引雷試驗

來源 | 新華網(wǎng)科普

從上圖中我們可以看到，整個閃電可以分為兩部分，一段是從200m-400m高度起的閃電——彎彎曲曲的。這是因為閃電在空氣中自由傳播，形成常見的不規(guī)則放電通道。

另一端的人工觸發(fā)閃電在約200m-400m以下（觸發(fā)高度）到地面，這段直指蒼穹的閃電都是我們前面所說的“放電通道”。這段閃電之所以是直的，原因也很簡單——小火箭上升到觸發(fā)高度時，拉直了尾部拖曳的金屬導(dǎo)線，而閃電是通過導(dǎo)線傳導(dǎo)到地面的，就變成直的閃電啦！

作為親眼看見雷電劈折大樹的小編，算是見識過雷電的危險?？吹竭@個新聞時，很擔(dān)心引雷會不會傷到在地面的工作人員？

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引雷會不會傷到工作人員？

其實，大家也不用過于擔(dān)心工作人員的安全。

雖然雷電的電壓非常高、電流很大、電磁輻射也特別強，但科學(xué)引雷會根據(jù)天氣狀況和電場情況做好相應(yīng)的安全防護，所有試驗人員都必須待在“法拉第籠”里。

法拉第籠可以保護試驗人員不受雷擊

來源 | 網(wǎng)絡(luò)

法拉第籠（Faraday cage）是一個由金屬或者良導(dǎo)體形成的籠子。電磁學(xué)奠基人、英國物理學(xué)家邁克爾·法拉第冒著被電擊的危險，把自己關(guān)在金屬籠里，證明了法拉第電磁屏蔽原理，法拉第籠就是這個原理的產(chǎn)物。

你可能會覺得奇怪，金屬明明是可以導(dǎo)電的，那閃電的電流為啥不會通過法拉第籠傷害到里面的試驗人員？

我們知道雷電其實是靜電，人之所以能被雷擊，是因為人體的不同部位存在電位差，而法拉第籠利用了靜電屏蔽原理，屏蔽了外電場的影響。

首先，法拉第籠是與大地連通的，高壓電源會通過限流電阻將十萬伏直流高壓輸送給放電桿，放電電流通過金屬網(wǎng)傳入大地。在外電場的作用下，法拉第籠里的金屬會感應(yīng)生出電荷分布在周圍，從而產(chǎn)生內(nèi)電場。

來自靈魂畫手的法拉第籠原理圖，中間的大圓圈是法拉第籠，被周圍的正負(fù)電荷（+和-）包圍，最中間小圓圈是人，導(dǎo)體的外殼對內(nèi)部起到了“保護”作用。

來源 | 自制

這樣，法拉第籠內(nèi)部電場和外部電場抵消，也就是屏蔽掉了外電場。在靜電平衡狀態(tài)下，空腔內(nèi)部沒有電場，所以即使是被雷擊中，籠子里的人也不會被電擊到。

汽車、飛機等金屬外表的交通工具和一些屏蔽產(chǎn)品，如屏蔽袋、導(dǎo)電袋、電子儀器外的金屬網(wǎng)罩、有金屬外皮的同軸電纜等都利用了法拉第電磁屏蔽原理。

但是，作為普通人，雷暴發(fā)生時最好不要外出。如果不巧在室外，要盡量避免讓自己成為附近的凸起物，千萬不要站在孤立的大樹下、樓頂，不要拿金屬物品，一定注意自身安全?。?！

來源：數(shù)字北京科學(xué)中心