閻及龍

(晉中廣播電視臺(tái),山西晉中 030600)

電臺(tái)發(fā)射塔雷擊后的思考

閻及龍

(晉中廣播電視臺(tái),山西晉中 030600)

雷電存存于地球40億年這久,經(jīng)人類帶來了無數(shù)次的災(zāi)難,甚至奪走人的生命,防雷避雷成了我們生活中的必須,如果能把雷電成功的利用,那將是取之不盡,用之不竭,而且無污染無排放清潔的能源,也是造福地球,造福人類的能源性革命。

雷電的成因 雷電的利用

雷電在人類生活中的危害極大,人們 幾乎是談雷色變,全球每年被雷擊的建筑物、電力設(shè)備、家用電器比比皆是,甚至很多生命也遭此厄運(yùn)。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),目前雷電造成的經(jīng)濟(jì)損失僅次于洪澇與干旱災(zāi)害,所以如何防雷、避雷,利用雷電,減少雷電對人類生命與財(cái)產(chǎn)安全造成的損害,也是科技探索的一次能源革命。

發(fā)射塔是我們廣電行業(yè)的擎天柱,是廣電行業(yè)播出信號重要的組織部分。隨著高樓的增高,為了擴(kuò)大信號覆蓋的面積與信號質(zhì)量的完美傳輸,鐵塔的高度也在不斷增高,遭受雷擊的幾率也在增大,避雷成了我們廣電人首先考慮的問題,我們電臺(tái)發(fā)射站在我區(qū)海拔1100米的巍山上,鐵塔高度110米,在建站初期,鐵塔的接地電阻最小值為1歐姆,最大值3歐姆,都低于國家4歐姆的標(biāo)準(zhǔn),后來安裝航空障礙燈后,遭受了一次雷擊,雷電順著航空障礙燈的電源線進(jìn)入電源系統(tǒng),與障礙燈同相電源的設(shè)備全部燒毀,甚至UPS也異常工作,當(dāng)時(shí)是信號調(diào)試期,發(fā)射機(jī)沒有開啟,損失還不是太大,如果在正常播出時(shí),出現(xiàn)這樣的問題,經(jīng)濟(jì)損失事小,安全播出,停播才是最大的事故,后來利用太陽能航空燈,幾年來沒有一次雷擊事情。下面就雷電進(jìn)行分析,是否能把雷電利用起來,變害為益,把發(fā)射塔的避雷變成利用雷電的發(fā)電站,不僅是擺在廣電人面前的問題,而且還是擺在人類面前利用能源、開發(fā)能源的問題。

雷電是一種最常見的自然現(xiàn)象,在地球北溫帶區(qū),它一般發(fā)生在每年3月到9月底。在冬季卻極罕見,它劃破天空,照亮大地,既產(chǎn)生臭氧又產(chǎn)生高頻光波,帶著一種狂野的美麗,但也給人類生活帶來了極大的破壞甚至是災(zāi)難。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)每年因雷擊而死傷人數(shù)全球大概有上百人,對建筑物造成的損壞及引起森林火災(zāi)造成的損失更是天文數(shù)字,據(jù)資料記載每次閃電具有的能量高達(dá)幾十到幾百伏安,相當(dāng)于一個(gè)縣城一天的用電量,探究雷電的成因合理利用其能量將是世界科技發(fā)展史上一次能源革命。世界上有無數(shù)科學(xué)家對雷電進(jìn)行過研究,也形成了各方面的學(xué)說,對一些說法我有我的一些見解,希望提出來和有關(guān)專家共同切磋,探索、研究。

圖1 雷電利用簡圖

能量說:有人認(rèn)為水蒸氣升華進(jìn)入大氣層,水蒸氣轉(zhuǎn)化為水液體,這中間有能量的釋放,這個(gè)熱內(nèi)能轉(zhuǎn)為電能而產(chǎn)生雷電,以此理,在冬天由積雨云的水蒸氣從氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)然后再轉(zhuǎn)化為雪(水的固態(tài)形式),由氣變液再變固這兩個(gè)過程產(chǎn)生的內(nèi)能轉(zhuǎn)化更大,那么冬天的雷電不是更大更強(qiáng)嗎？實(shí)際上冬天幾乎沒有雷電。顯然能量轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生的雷電有其不合理性。

磁場切割說:有人也這樣認(rèn)為,在地面或海平面的水被太陽加熱使水分子汽化,在升華過程中,每一個(gè)水分子相當(dāng)于一段微小的導(dǎo)體,上升過程中切割地磁場的磁力線使每一個(gè)水蒸氣分子產(chǎn)生微小電壓,當(dāng)小水分子聚集也就把小電壓也累積使云層兩端產(chǎn)生巨大電壓而產(chǎn)生雷電。按照此原理,小分子在上升過程中只能一個(gè)方向上升,不能轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生云層的電壓也是一個(gè)方向,雷電產(chǎn)生也是固定形式(樹狀式放電),如果與地放電也必須是云層兩端同時(shí)向地面放電形成回路,那么人們所看到的是每次向地放電是兩個(gè)柱狀形式同時(shí)出現(xiàn)在天空,這樣的狀況幾乎沒有見過。

摩擦起電說:有人認(rèn)為大氣中的塵埃,在空氣中摩擦產(chǎn)生電,據(jù)此理由在春天大量的沙塵由于風(fēng)的作用刮起的塵埃蔽天蓋日,形成沙塵暴,那樣大的塵埃摩擦也沒有產(chǎn)生雷電,那么這樣的理由也站不住腳了。

地球內(nèi)核和反應(yīng)說:地核是一個(gè)巨大的核反應(yīng)堆,眾所周知,核反應(yīng)是由低原子核在高壓的情況下,可以把圍繞它的電子壓入原子核中,使它成為原子量更大的物質(zhì),這時(shí)需要電子來補(bǔ)充,例如氫加高壓生成氘、氚只有外來電子補(bǔ)充才能變?yōu)楹ず弯?這些電子只能從地球外吸引,核反應(yīng)只是消耗電子,這時(shí)地核就吸引地幔及地殼的電子,使地殼表面成為布滿正電荷的球體,而大氣尖端中難以獲得電子,所以就從容易獲得電子的云層中攝取,這時(shí)候云層就會(huì)產(chǎn)生電勢差,離地面較近的吸得電子多,使其為高電位,而離地球較遠(yuǎn)的為低壓區(qū),當(dāng)電壓差達(dá)到可以擊穿空氣時(shí),就開始放電,電就象樹枝一樣互相放電,這時(shí)雷聲響起,由于聲音的振動(dòng)使得云層之間互相碰撞,雨滴增強(qiáng),這時(shí)空氣中水線成分增加,電壓更易到達(dá)地面,這時(shí)的電流大得驚人,實(shí)際上不是回?fù)?只是更大的電子從云層進(jìn)入地面,形成柱狀閃電,滿足地核反應(yīng)先去的電子,所以雷電現(xiàn)象是因?yàn)樵茖优c地面離得較遠(yuǎn),而云層之間電壓很大這時(shí)我們看到的是樹形的閃電,這就可以解釋北半球的夏天由于太陽引力作用,地表水涌向北半球,地幔也被吸引到北半球,北半球的壓力增大,南半球壓力減小,還有一個(gè)原因植物生長茂盛,北半球重量增加,提供給地核壓力增大,核反應(yīng)容易在北半球地核進(jìn)行,雷電就容易產(chǎn)生,到冬天太陽斜照北半球,海水涌向南半球,地幔也吸引到南半球,北半球植物的果實(shí)樹葉都落光,更有意思的是鳥類的遷移也是給雷電出了一份微力,這與太陽風(fēng)暴、正電子流如出一轍,哈哈,既然雷電成因我們已經(jīng)認(rèn)識到,它的使用就不成問題,也就是我們要把地核反應(yīng)所需要的電子加以引導(dǎo),使地面正電荷不要積累太多形成很高的電勢差,地球核反應(yīng)時(shí)刻在進(jìn)行,時(shí)刻也有電子的獲得,只要沒有云層的阻擋就不會(huì)形成高電壓,而所需的電子我們提前供給,而供給電子的同時(shí)我們也得到了它的電流,為我所用。

雷電的應(yīng)用:自從地球撞擊的那一刻起,雷電就在地球上存在,直到20世紀(jì)人們才認(rèn)識到它是電形式,曾經(jīng)也千方百計(jì)的想利用它,但由于其能量巨大,危險(xiǎn)性高,人類幾乎對其束手無策,隨著科技的發(fā)展,雷電應(yīng)用是勢在必行,也是科技發(fā)展的必然趨勢,也是環(huán)保能源的要求,雷電既是大自然的恩賜,也是取之不盡用之不竭的自然能源,只要證明其形成原理,那么使用雷電也不是深不可測,不可及達(dá)的事情。

基上所說,因雷電與地球內(nèi)地核的反應(yīng)有關(guān),也知是地核需要電子的緣故,那么電子經(jīng)過固定的電場回收,回收電子的電流不就是人們所需的能源嗎？更重要的是把電子回收以減少積雨云中的電壓差,使積雨云的高壓無法生成,即雷電也就不再生成,也就降低了雷電對地球的損壞,更重要的是,地球上各種建筑物及設(shè)備的防雷網(wǎng)、避雷針也就不用再設(shè)置,即這些投入資金與材料全部節(jié)省(圖1）。

雷電利用分高、低壓兩路,高壓一路用高壓放電器,經(jīng)金屬池再接地,用雷電的大電流使金屬熔化,以熱能的形式儲(chǔ)備能量,低壓一路中間接入涌浪保護(hù)器、空氣開關(guān)、或保險(xiǎn)絲,直接利用電能,接入電瓶,給電瓶充電,這樣雷電的能量被部全儲(chǔ)存,怎么轉(zhuǎn)化那就是很容易的事了

應(yīng)用基本原理,在城市周圍高大建筑物上設(shè)置地球電子收集器,在收集器上予加一個(gè)直流高電壓,收集器帶正電荷,地面為負(fù)極。以吸引大氣中的電子。形成電流,使此城市地面和大氣沒有大的電壓差,以保護(hù)城市不受雷電傷害,在森林區(qū),每個(gè)較高的山峰頂設(shè)置電子收集器既保護(hù)森林,又能在山區(qū)使用電能。我們還可以利用雷電來加熱,煉礦等等

我們相信隨著科技的發(fā)展,雷電能量的利用會(huì)越來越廣泛,前景將越來越美好,希望有更多的科技專家能夠涉足雷電領(lǐng)域,對其進(jìn)行更科學(xué)的探索與研究,使雷電能量的利用盡快變成現(xiàn)實(shí),大大節(jié)能減排造福人類推動(dòng)世界可持續(xù)發(fā)展。