郭紅艷　陳立成　賈棟祥

[摘要]通過對(duì)雷電產(chǎn)生原理分析，闡述人工引雷的原理和目前人工引雷的主要方法，同時(shí)對(duì)人工引雷的重要意義進(jìn)行簡(jiǎn)單概括。

[關(guān)鍵詞]雷電 火箭 引雷

中圖分類號(hào)：TN95文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2009）0110125-01

一、引言

眾所周知，地球是一個(gè)表面帶負(fù)電荷的球體，與其上空電離層表成一個(gè)空間電場(chǎng)，上空電離層帶有與地球相等的正電荷，距地面100km處電勢(shì)差約為300KV。由于地面大氣的運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過冷熱效應(yīng)，形成云雨，這些運(yùn)動(dòng)著的云雨在空間電場(chǎng)、地磁場(chǎng)、地球引力的作用下，以及自身內(nèi)部各粒子間互相摩擦，不斷產(chǎn)生電荷，同時(shí)正負(fù)電荷在電場(chǎng)力作用下不斷分離，電場(chǎng)強(qiáng)度也隨之不斷增大，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到足夠高（25～30KV/cm）時(shí)將引起強(qiáng)烈放電，放電包括雷云之間、雷云內(nèi)部和雷云對(duì)地，即所謂的雷電。參見圖1、圖2、圖3。

二、人工引雷的原理和方法

人工引發(fā)雷電是在適宜的雷暴條件下將雷電人為地引發(fā)到地面（目前廣泛采用的是火箭拖帶細(xì)金屬導(dǎo)線的方法）。雷電發(fā)生前，云層中的電場(chǎng)將會(huì)影響地面上的電場(chǎng)。所以根據(jù)地面上的電場(chǎng)強(qiáng)度，可以大概推斷云層中的電場(chǎng)強(qiáng)度，以確定“觸”雷時(shí)間。當(dāng)火箭飛到200－400米高度時(shí)，就在雷暴云和大地之間建立了一條放電“通道”，觸發(fā)閃電的過程和自然閃電的過程是完全相似的。（見圖4）

常用人工引雷技術(shù)：火箭-導(dǎo)線人工引雷技術(shù)。

用于人工引雷的所謂火箭-導(dǎo)線技術(shù)指的是向雷暴云發(fā)射一尾部拖一細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)線的小型火箭來觸發(fā)閃電。火箭－導(dǎo)線技術(shù)的本質(zhì)在于沿著雷暴云電場(chǎng)快速移動(dòng)或伸長(zhǎng)一細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)線。在火箭－導(dǎo)線技術(shù)中，火箭的作用只不過是起到快速牽引或伸長(zhǎng)導(dǎo)線的作用。

引雷火箭是人工引雷的主要工具其外形及尺寸可與通常的防雹火箭相似，但在外彈道上又有較大的不同。其主要區(qū)別是火箭最大速度要限在一定值以下，否則，會(huì)把導(dǎo)線拉斷而無法引發(fā)閃電，這個(gè)速度要根據(jù)導(dǎo)線所能承受的最大拉力而定。然而火箭也不能太慢，要達(dá)到一定的速度，該速度要大于帶電粒子在電力作用下的遷移速度，以便火箭能沖破其尖端電暈放電產(chǎn)生的“離子屏蔽層”，從而產(chǎn)生連續(xù)流光傳輸，否則也不能引發(fā)閃電。

三、人工引雷的重要意義

我國(guó)是雷電災(zāi)害較多的國(guó)家，對(duì)雷電防護(hù)設(shè)備的檢測(cè)，過去只能在高壓實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，而在中緯度地區(qū)，由于雷電災(zāi)害大多由強(qiáng)雷暴系統(tǒng)的雷電活動(dòng)引起，因此對(duì)其雷電放電參數(shù)的測(cè)量和了解對(duì)雷電災(zāi)害的防護(hù)是十分重要的，特別是雷電放電電流波形和近距離的電磁輻射場(chǎng)更是雷電防護(hù)的重要依據(jù)。

人工引雷實(shí)驗(yàn)的相繼成功，研究結(jié)果豐富了中緯度地區(qū)強(qiáng)雷暴系統(tǒng)中雷電放電特征的認(rèn)識(shí)。利用人工引發(fā)雷電技術(shù)，對(duì)雷電的放電電流和不同距離上的電磁輻射場(chǎng)進(jìn)行同步觀測(cè)，研究雷電的放電參量和物理過程，可為我們國(guó)家進(jìn)行科學(xué)的雷電防護(hù)、制定具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的雷電標(biāo)準(zhǔn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)?！叭斯ひ住碧峁┝俗罱咏鎸?shí)的自然雷電模擬源，可對(duì)防雷設(shè)備機(jī)理及效果進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果更為可靠。

人工引發(fā)雷電有可能成為對(duì)雷暴天氣過程進(jìn)行人工影響的有效手段。氣候變化和雷暴雷電活動(dòng)之間有著密切的關(guān)系，而人工引發(fā)雷電對(duì)雷暴電場(chǎng)和降水有明顯影響，一般會(huì)導(dǎo)致降雨猛增和滴譜增寬現(xiàn)象。相關(guān)的模擬計(jì)算也表明，對(duì)冰雹云進(jìn)行人工引雷可以使冰雹消減、降水增加。和常規(guī)的播撒催化劑方式比較起來，人工引雷可以認(rèn)為是“電催化”方式，具有作用時(shí)間快、影響范圍大的特點(diǎn)，因?yàn)槔纂娡ǖ涝谠苾?nèi)的傳播速度可達(dá)每秒百公里以上，通道的樹枝狀分布及其產(chǎn)生的高電場(chǎng)可以吸附大量的云滴及雨滴。

幫助選育有價(jià)值的植物新品種。有研究表明，人工引發(fā)雷電所擊地點(diǎn)的附近會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的瞬間電磁場(chǎng)變化，這可能對(duì)作物或其種子產(chǎn)生變異影響。所以，進(jìn)一步探明人工引發(fā)雷電導(dǎo)致植物突變的機(jī)理，將人工引雷變?yōu)橛绊懼参镉N的物理因素，以選育多種有實(shí)用價(jià)值的新品種還是一個(gè)值得進(jìn)一步研究的課題。

另外，隨著我國(guó)航天技術(shù)的發(fā)展，“人工引雷”也可為我國(guó)航空航天事業(yè)的安全保障提供一定的技術(shù)支持。