●王祖遠(yuǎn) 文 周周 編

中國古建筑的避雷設(shè)施有的與世界上近代的避雷針有些相似之處，是世界上近代的避雷針的原型；有的卻有著明顯的自己民族的文化傳統(tǒng)和科學(xué)風(fēng)格。

說到中國古建筑的避雷設(shè)施，就不可避免地要談到世界上近代的避雷針。近代世界上最早的避雷針是美國人富蘭克林于1760年在費城裝配的。富蘭克林在1747年至1765年期間反復(fù)做了大量科學(xué)實驗，對萊頓瓶的功效和放電現(xiàn)象進(jìn)行了深入的觀察和分析，并由此轉(zhuǎn)到對天空雷電的研究。他為了弄清雷電現(xiàn)象，在1752年6月的一個雷電交加的日子里做了電風(fēng)箏實驗，這就是著名的“費城實驗”。

絕緣避管

在古代，人們從雷電對物質(zhì)作用時所表現(xiàn)出的導(dǎo)電效果中，初步獲得了一些有關(guān)導(dǎo)體和絕緣體的感性認(rèn)識。人們從對落雷現(xiàn)場的觀察中了解到雷電可通過金屬，而不能夠通過草木漆器，并且雷火遇到水不僅不滅，反而更加猛烈。他們從落雷現(xiàn)場中看到雷火燒裂了寺廟屋頂上的鐵剎，熔化了佛像臉上的金粉涂面，而干燥的木制窗戶在雷火中保持原樣，漆器也沒有燒焦。鋼質(zhì)寶刀在皮刀鞘中熔為液體，而皮刀鞘原封未動。大樹雖為木質(zhì)，但由于在雨中打濕了，雷火也把大樹撕裂了幾處。人們從這些事實中領(lǐng)悟到在修樓建塔時，只要用雷電不能通過的材料，并使地基也難于導(dǎo)電，這樣的建筑是不容易遭雷擊的。

例如，山西省雁北地區(qū)應(yīng)縣西北部的佛宮寺內(nèi)有一座建于遼代的木塔，就是基于這種“絕緣避雷”機制建成的，歷時千年而未毀。此塔于公元l056年建成，總高67.31米，是我國最高的木結(jié)構(gòu)建筑，也是應(yīng)縣的最高建筑。塔周圍是黃土層，縣城底下千米深處，不見礦也不見水，全是黃土層，土質(zhì)干燥，同時土層愈深愈硬。整個雁北地區(qū)長年濕度較低，并且整個應(yīng)縣至今未發(fā)現(xiàn)重要礦藏，地下也無低電阻層。這種長年濕度較低、土質(zhì)干燥的高電阻特性，保證了木塔塔基有較好的絕緣性能。人們在建塔時讓塔基更干燥，塔身更絕緣（當(dāng)然古人還沒有明確的絕緣概念），以便使塔基、塔身形成一個絕緣整體。因此，在壘塔基時，做到塔基有很好的封閉性，不讓淺層少量地下水浸入塔基，并借鑒我國北方建房時所采用的干打壘的經(jīng)驗，在塔基里面夯土，使夯土層里面長年保持干燥。在構(gòu)筑塔身時，整個構(gòu)架全部為木結(jié)構(gòu)，除底層及塔剎處有部分塔磚外，全部為木料。除塔剎外，也沒有其他金屬物（包括鐵釘?shù)龋?。塔身外形具有很好的防雨效果，保證木質(zhì)構(gòu)件長年干燥，各層塔檐伸出7米或更多一些，兩層間高度差為8.8米左右，雨雪天氣不會將側(cè)面打濕。由于塔基塔身的材料具有一定的電氣絕緣性能，同時又不容易因雨水或地下水而破壞，絕緣避雷就不成問題了。

山西省雁北地區(qū)應(yīng)縣西北部的佛宮寺內(nèi)有一座建于遼代的木塔

“鎮(zhèn)龍”與避雷

從我國傳統(tǒng)的五行、八卦學(xué)說解釋，八卦中“震”卦為“雷”。將八卦與方位相結(jié)合時，則有“南離、北坎、東震、西兌”的規(guī)定，又有“南屬東雀、北屬玄武、東屬青龍、西屬白虎”的說法，認(rèn)為“雷從龍”。這樣，古人們就把“雷”與“龍”聯(lián)系起來。為了避免建筑物被雷擊，就必須建造避雷設(shè)施，就要安裝“鎮(zhèn)龍”設(shè)施。

我國古建筑上有許多“鎮(zhèn)龍”的設(shè)施，實為避雷裝置。這些“鎮(zhèn)龍”裝置與近代的避雷針的避雷原理相同。我國一些古塔的尖端常涂一層有色金屬膜，采用容易導(dǎo)電的材料與直通到地下的塔心柱相連，柱下端又與貯藏金屬的“龍窟”相連。還有許多古建筑物的屋頂有龍的裝飾物，它的頭仰向天空，張著嘴，向上伸出的舌頭是一根尖端的金屬芯子，另一端和埋藏在地下的金屬相連，能讓雷電跑到地底下去而不損壞建筑物。另外，在許多古塔與宮殿上設(shè)置“鴟尾”，在屋頂上設(shè)置動物狀的瓦飾，在高大殿宇里常設(shè)有“雷公柱”之類的避雷柱。這些設(shè)施都與大地相通，形成了良好的導(dǎo)電通道。

湖北隨州厲山會館的龍鳳日月旗桿有避雷作用，會館從來沒有遭過雷擊。公元1190年至1209年金章宗在位時，他每年4月到8月都要上萬壽山頂去避暑。為了讓山頂?shù)慕ㄖ哂斜芾仔Ч?，他在萬壽山絕頂廣寒殿旁設(shè)置了幾丈高的鐵桿，上端安裝尖的金葫蘆，用鐵鏈系好，并通過鐵桿與大地相通，以便達(dá)到“鎮(zhèn)龍”防雷的目的。武則天為了同樣的目的，也曾在五臺山的臺頂建了鎮(zhèn)龍鐵塔，中臺臺頂南面有三座鐵塔，其北面一塔形狀像覆鐘，周長四抱多點；中間一塔為四角狀，1丈多高；南邊的一塔呈圓形，8尺多高。

“雷火煉殿”與防雷

何為“雷火煉殿”？過去，每當(dāng)雷雨交加時，武當(dāng)山主峰天柱峰絕頂上的金殿周圍雷聲震天，電閃雷鳴，無數(shù)盆大的火球在金殿周圍來回滾動，雨過天睛后，大殿金光燦爛，像被洗過一樣，道士們認(rèn)為這是天帝為了保持金殿的圣潔不被污染而進(jìn)行的天工洗煉，從而使金殿更加完美。其實“雷火煉殿”是自然界雷電現(xiàn)象的正常反映，也是古人獨具匠心的結(jié)果，一方面有防雷的效果，另一方面又使道教圣地武當(dāng)山上出現(xiàn)了如此壯觀的奇景。

湖北隨州厲山會館舊址的龍鳳日月旗桿，現(xiàn)矗立于歷山鎮(zhèn)小學(xué)。

“雷火煉殿”

武當(dāng)山地處華中腹地，氣候溫和，土壤肥沃，雨量適中，南北植物均能在這里生長，數(shù)千種植物組成的茫茫林海，郁郁蔥蔥，終年長青。武當(dāng)山主峰天柱峰，海拔1612米，登上天柱峰絕頂，人們仿佛進(jìn)入了云端。雷雨天，云層與天柱峰絕頂更近，落雷時有發(fā)生。在這樣一座道教圣地的深山絕頂上建筑大殿，既要表現(xiàn)“雷公雨師”顯靈的玄妙色彩，又要使建筑物有防雷效果。1416年秋，古代勞動人民在天柱峰絕頂上建筑了金殿。金殿高5.54米，長4.4米，寬3.15米，不僅規(guī)模宏大，而且全為銅鑄鎏金。重檐迭脊，翼角飛舉，脊飾珍禽異獸，堪稱銅鑄工藝的奇跡。武當(dāng)山重巒迭嶂，氣候多變，異?；靵y的風(fēng)向使云層之間摩擦頻繁而帶有大量電荷。金殿建在天柱峰絕頂上，是一座龐大的導(dǎo)電體。每當(dāng)大量帶電積雨云向金頂運動時，云層與金殿頂部之間形成了巨大的電勢差，又因為金殿頂部除脊飾外，曲率都不太大，當(dāng)電勢差達(dá)到一定數(shù)值時，就會使空氣電離，產(chǎn)生電弧，這就是閃電。同時強大電弧使周圍空氣劇烈膨脹而爆炸，于是電弧發(fā)生變形而形成火球，并發(fā)出雷鳴，便出現(xiàn)了“雷火煉殿”的奇觀。但是脊飾本身曲率較大，在一定程度上又起到了避雷針的作用，在電勢差過大的時候，能使部分電荷放電，不會由于“雷火煉殿”的程序過猛而使金殿受壓變形。

金殿歷經(jīng)500多年風(fēng)雨雷電，至今仍輝煌燦爛，凸顯著我國幾千年來的優(yōu)秀文化傳統(tǒng)和中華民族特有的科學(xué)風(fēng)姿。