姑蘇云煙
閃電的威力是巨大的,在一次雷雨閃電中,閃電剛剛放電時的電壓約等于5億伏。如此巨大的威力難免讓人膽戰(zhàn)心驚。這對于電閃雷鳴中的飛機來說,有沒有影響呢?人們又有哪些方法與之抗衡呢?
20世紀中期,美國空運界日益感到有必要研究閃電對飛機的影響了,他們將此事委托給美國航空航天局。航天局在弗吉尼亞州成立了一個雷暴公害研究中心。專家認為,要揭開閃電之謎,最好的辦法是深入閃電現(xiàn)場。
航天局選用了一架F-106B戰(zhàn)斗機作為工具。實際上,這是一間飛行的閃電實驗室。機艙內(nèi)布滿了各種儀器、儀表,它們都是觀察閃電的“耳目”,一旦碰上閃電,就能記錄它的頻率、幅度、電流、電壓和持續(xù)時間等。
一個夏天的早晨,烏云密布,F(xiàn)-106B駕駛員布朗顯得既興奮又緊張,他立即駕駛飛機直插云霄,迅速進入雷暴區(qū)域?!八褚粭l無頭無尾的蛇,快得難以置信,彎彎曲曲地向飛機奔來。開始像是在我前方發(fā)生了一次爆炸,一條非常
明亮的曲線一下裂成了許多細絲,并即刻包住了機身前部,隨即一聲巨響……”布朗事后回憶道。
F-106B自投入工作以來,進入雷壓采樣區(qū)近1400次,被閃電擊中近700次,讓人們對閃電有了較多的了解。每次飛行歸來,機身總是布滿燒焦的斑跡,那是閃電給它留下的紀念。它平均每年飛行50次,通常在雷暴區(qū)飛行2~3分鐘。有時,它在地面雷達指揮下,進入電荷密布的云層,去觸發(fā)閃電。此時的情況與上述迥然有異:閃電好似一分為二,被剖成上、下兩個層面,像是兩段橡皮帶,披在機身之上,可長達200米。
精巧的儀器為我們揭開了許多閃電的秘密。例如,通??吹降囊淮伍W電,其實并非一次,而是由20多次組成的,其電流可達20萬安培;
而總的能量,要比人們想象的小得多,僅相當于美國一個家庭一年的耗用電能。由于閃電放電時間短促——1/200萬秒,所以功率很大。
一般來說,閃電對飛機的危害很小。因為金屬的機身就像一根避雷針,絕大部分電流都在機身表面通過。電流的“集膚效應(yīng)”,也就是電流集中在飛機的“皮膚”部分,使得機內(nèi)的人和物都安然無恙。
如此說來,航天局的研究是否沒有什么價值呢?不。得出上述“避雷針”的結(jié)論正是時候。因為進入21世紀,為使飛機變得更輕、更堅韌、速度更快,機身都采用鋁合金和樹脂纖維的混合材料。這樣失去了全金屬機身屏蔽的飛機,一旦遇上閃電,機內(nèi)電子系統(tǒng)將受到明顯的影響,危險性提高,那么遇到閃電怎么辦?
為此,有關(guān)專家在飛機的外殼中植入了一層類似紗布的金屬網(wǎng),而這層金屬網(wǎng)貫穿著整個飛機外殼。這層“皮膚”僅在飛機外部導(dǎo)電,電流是無法進入內(nèi)部的。當然,連接燃料箱的電子器件都被嚴格屏蔽,不會受到外部脈沖干擾。這樣,飛機即使在電閃雷鳴的惡劣天氣中飛行,也不會受到影響。
說了這么多,閃電是不是對人類只有危害、沒有益處呢?當然不是了。閃電能合成臭氧。每當雷雨之后,人們在鄉(xiāng)村田野或城市公園中,常會聞到一股清香,這就是新產(chǎn)生的臭氧。在地球大氣層臭氧被大量消耗、臭氧保護圈日漸變薄的今天,閃電補充新的臭氧是很可貴的。此外,閃電能使空氣中的氮氣轉(zhuǎn)化成氮化物,這些新生成的氮化物是極好的肥料,它們隨著大兩降落大地,給耕地送來了天然肥料。
這些還不算,閃電還跟人類起源有關(guān)呢!這話怎么說?原來,在探索生命起源的研究中,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)閃電和雷擊是生命誕生的催化劑。如果沒有閃電促使氨基酸的合成,生命的誕生將被大大推遲??梢?,閃電是有功勞的