新浪科技综合■别再用“天打五雷轰”起誓了，雷电我们惹不起新浪科技综合2020-08-19 09:41:310阅
来源： 中国科普博览
近日 ， 我国南方雨水连轴转 ， 开始进入“雷雨”集中期 ， 雷电也频频登上热搜 。 有网友拍到“雷击”广州塔的壮丽场景 ， 让大家不禁产生了“有道友在此渡劫”的想法 。 这里需要指出的是 ， 说广州塔被闪电击中其实是不准确的 ， 专业的叫法应该是“接闪” 。 其实是广州塔主动吸引闪电 ， 利用避雷针（网、线带）和建筑物自身的金属来引雷 ， 从而避免建筑物遭到雷击发生安全事故 。
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图1/7雷电击中广州小蛮腰（图片来源：中新网微博）如果没有避雷针 ， 击中的对象是人 ， 那么结果又当如何呢？在深圳 ， 一名女子在家中遭遇雷击 ， 导致四肢及面部大面积烧伤 。 此外 ， 在四川 ， 雷击引发的山火更让我们意识到 ， 雷电是一种雄奇壮丽的自然景观 ， 但它本身所具有的威力不容忽视 。 那么应该如何减轻因雷电造成的各种危害呢？首先让我们从雷电的形成说起吧 。
“雷公”与“电母”的相遇
在中国古代 ， 民众赋予了雷电惩恶扬善的意义 ， 雷公电母就是中国古代神话传说中司雷放电的两名神仙 。 当然 ， 在现实中并不存在雷公电母这样的神仙 。 不过 ， 从某种意义上 ， 我们也可以认为 ， 雷电是由“雷公”“电母”造成的 ， 只不过这里的“雷公”指的是空中带正电的云团 ， “电母”则是空中带负电的云团 ， 两者相遇 ， 即产生雷电 。
现代科学认为 ， 雷电是因强对流天气而形成的雷雨云层间或云层与大地间强烈的瞬间放电现象 ， 其形成是因为大气的剧烈摩擦生电以及云块切割磁力线 。 雷雨云中的电荷分布不均匀 ， 造成的电场强度也不相同（底层为负电 ， 顶层为正电 ， 在地面也形成正电荷） 。 当云层放电时 ， 将产生强大的电流、炽热的高温、猛烈的冲击波、强烈的电磁辐射等综合物理效应 。
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图2/7雷电的形成（图片来源：Pexels图片网站）雷电的危害不可小觑
有人认为 ， 雷击事件概率小 ， 轮不到我 。 但相关统计显示 ， 全球每年因雷电造成的人员伤亡超过1万人 ， 造成的损失在10亿美元以上 。 雷电灾害已被联合国有关部门列为“最严重的十种自然灾害之一” ， 也被中国电工委员会称为“电子时代的一大公害” 。
据中国气象局2012年-2017年《全国雷电灾害汇编》不完全统计数据表明：2012-2017年 ， 全国共发生13057起雷电灾害事故 ， 造成直接经济损失高达近6亿元 。 雷电会引发火灾、爆炸等事故 ， 并造成建筑物、电子设备的损伤 。 而雷电造成的人员伤亡事故达839起 ， 共造成1495人伤亡 。
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图3/72012-2017年我国雷电灾害事故统计（图片来源：作者自制）雷电会对人体产生不同程度的伤害 ， 遭受雷击的人会因超热作用形成雷电击纹 ， 引发体表烧伤 ， 也会因机械损伤作用则会造成眼损伤和爆裂性耳聋 ， 而其中电流的直接作用对人体危害最大 。 雷电可通过多种途径使人发生电休克 ， 轻度会导致惊恐、头晕头痛、面色苍白、四肢颤抖和全身无力等 ， 部分伤者可有中枢神经系统后遗症 ， 如视力障碍、耳聋、耳鸣、精神不宁和瘫痪等 ， 重度会出现抽搐、昏迷 ， 多伴随心律失常 ， 极其严重者甚至会出现心跳呼吸骤停 ， 迅速出现全身紫绀 ， 瞳孔散大 ， 呈濒死状态 。
避雷针不用“避”雷 ， 我们才需要避雷
雷电灾害的危害如此可怕 ， 但迄今尚无设备和方法能够改变自然界的天气现象 ， 阻止雷电的发生 。 值得庆幸的是 ， 随着科技的进步和发展 ， 科学家们发明了许多防雷的技术 。
避雷针是最常见的防雷技术 ， 1753年 ， 富兰克林发明了这种结构简单的防雷装置 ， 它的作用是把云层中的电荷导入大地 ， 避免雷电对高层建筑构成威胁 。 避雷针通常由接闪器、引下线和接地体组成 。 避雷针名字里虽然有个“避”字 ， 但它并不躲避雷电 ， 而是选择主动被雷电击中 ， 通过引雷“牺牲自我” ， 再通过接地装置将雷电的电能引到大地 ， 将雷电释放出来 。
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图4/7常被用作避雷装置的避雷针（图片来源：picabay图片网站）随着经济的发展 ， 建筑越修越高 ， 法拉第式避雷系统应运而生 。 现代高层建筑常采用钢制框架混凝土结构 ， 梁、板、柱等基础结构内都绑扎或者焊接着大量的钢筋 ， 那么整个框架结构就类似于法拉第的等电位系统 ， 遵循静电屏蔽原理 ， 这为防止雷击创造了有利条件 。
但是必须指出的是 ， 实际建筑物和法拉第避雷系统是有区别的 。 法拉第避雷系统在物理上是孤立的金属壳体 ， 其内部与外界隔离 ， 但实际建筑物却做不到这点 。 比如说建筑物内的人员经常要出入 ， 当雷击时 ， 如果有人员正好进出建筑物 ， 那此人会有遭遇雷击的危险 ， 此外 ， 各种电缆和管线也会将“过电压”引入建筑物内 。 因此 ， 对于实际建筑来说 ， 除了由法拉第笼结构减少雷击危险外 ， 还需采取等电位连接、接地等其他措施来确保建筑物内电气设备的安全 。
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