91 神秘的闪电与奇怪的人 世界上,无奇不有,宇宙中变幻莫测,有谁能把这一切猜透呢? 夏天的夜晚,一道金光划破长空,接着是一阵隆隆轰鸣对此,你大概已经习以为常了然而,你可曾听过神秘的异乎寻常的一次闪电和遭到雷击不死人的事吗? 事情发生在一百多年前,这是1880年6月20日黄昏的时候,在英国一个叫克拉伦斯的地方,天空中有几块雷雨云,顿时电闪雷鸣当时正在葡萄园里劳动的工人看到墓地旁边一棵美丽的樱花树被雷击中,惊奇的是大家看到一个带电体的东西追逐一个女孩,追了30步远,并把她包围在一片火光之中工人们惊呆了,一个个逃离而去离墓地约250步远的6个工人也被火光包围,他们感到脸上就像受到砾石扑打一样的难受,触摸时,电火花从指端跳过,同时一束火焰从天而降追逐女孩子的带电体在墓顶的铁杆上跳跃时,还有声音但是,不论是女孩,还是葡萄园的工人,都没有被电击伤,而那棵樱桃树却被电击倒了对这次神秘的闪电,一百多年来一直是个谜,得不到科学的说明 与闪电有关的奇事,要算是美国人苏利文,他一生被雷击五次而未丧命,被人称为“人类闪电导体”苏利文第一次被雷击是在1942年,他失去了大趾甲;过了27年,他再一次遭到雷击,这一次仅仅烧掉了眉毛;第三次是1970年,他的左肩被雷电烧焦;1972年,他第四次遭到雷击,又大难不死。
可惜,这不是最后一次事隔一年,1973年8月7日,他第五次受到雷击,头发都被烧掉了,并且把他从汽车中甩出去3米多远为什么雷电一直要追逐苏利文?至今也找不到科学的解释 大自然就像一个迷宫,它每天都在产生新的谜每个谜的谜底都等待人们去揭露少年朋友,你有兴趣吗?92 球形闪电之谜 苏联著名领航员瓦连京·阿库拉托夫述说:“1946年2月的一个冬日,我们这架四引擎飞机从遥远的北极地带完成冰上侦察任务后返回飞机在1200米的高空平稳地飞行突然,驾驶舱中出现一个耀眼的白色球体它沿左壁向我飘浮过来,离我面部约30~40厘米处晃动着,并停滞了一下我没有产生热的感觉,但头的上部有明显轻微的刺痛感接着,球变成绿色,低落下来,朝无线电飘去它在报务员坐位下滚动之后,发生爆炸,发出巨响坐位的金属脚被烧红起火幸好报务员没有受伤 “在我们灭了火后,我仔细观察四周,驾驶舱中所有舱窗都紧闭着,舱壁无一裂缝报务员报告说,天空晴朗,耳机中无任何劈啪作响的声音,这声音往往是雷雨临近时的先兆 令人奇怪的是球形闪电是怎样进入飞机密封舱的呢?早在50年代,苏联著名物理学家、诺贝尔奖金获得者彼得·卡皮扎曾提出这样的看法:球形闪电是由带电离子和自由电子组成的等离子体凝结块。
这一点现在已经谁也不怀疑了,它的能量由电磁波提供电磁波产生于一般线形闪电中卡皮扎的设想在实验室中也得到了证实今天,最接近解开这个谜的人要算莫斯科力学研究所的研究人员亚·哈津 试想,闪电形成等离子体凝结块,根据物理定律,它应该在刹那间分裂,可是球形闪电能“生存”十几分钟亚·哈津作了如下的解释:与等离子体凝结块产生的同时,在凝结块内部产生另一过程——产生雷达波带的电磁波在某一时刻,这些波可能“被封闭”在等离子体凝结块中,因此,在凝结块中贮存有一定数量的波,同时有可变磁场存在有了这种形成结构,球形闪电从充满电的大气中“补充”能量雷雨时,云与地面之间的电场强度十分巨大,高达几亿瓦 对球形闪电的奇异特性以及它的奇特行径,这位科学家作了如下解释:产生强烈的爆炸是因为等离子体凝结块在分裂时已从大气中吸收了大量能量至于它的颜色,则取决于空气中存在的各种物质譬如,缺氧和负粒子就呈天蓝色,缺氮呈粉红色,缺水蒸气和尘埃呈黄色 亚·哈津认为球形闪电竭力想钻进管道、开着的门和通风窗的原因是因为在一般情况下,建筑物下面的土壤中的水位较高,因此导电性也较强带有电荷的等离子体凝结块容易被吸引到那儿去93 “雷击东屋,人死西屋”之谜 1989年9月中旬的一天傍晚,河北保定市西郊上空乌云密布,闪电不时划破长空,大雨如注,并且伴随着隆隆雷声。
突然,一片巨大的火光在一农户的东屋房顶爆起,同时发出一声巨响不幸的事情发生了:在东屋房顶被雷击成一直径约400毫米窟窿的同时,一名33岁的妇女在相隔两间屋的西屋倒地身死 雷电致毙命,是雷害的突出表现之一目前全世界每年因雷击导致伤亡的仍有3000余人虽然,人们不再相信“雷劈恶人”的邪说,但是,就上述事故来说,雷电怎么会击穿房屋?更令人不解的是,雷击东屋,为何人死西屋?我们知道,雷电是由带电荷的雷雨云产生的,当雷云中的电荷不断聚集时,它即与另一带异性电荷的雷云或大地之间形成随之增长的电场,当这种电场强度增至25~30千伏/厘米时,就会发生雷云与雷云之间的闪击放电,产生云间雷,或发生雷云与大地之间的闪击放电,产生直击雷,俗称“落地雷”雷电具有尖端放电的特性,所以雷常常闪击于高出地面的建筑、高大的树木和人、畜、动物等实地了解,遭雷害的农民的住房,为近年所建的一幢坐北朝南的房屋,四间房分列东西两门户,房屋四周没有较高的建筑,也无高大树木房屋系用钢筋水泥预制构件大梁和泥顶结构,其中一根大梁横贯四间房屋 这样的房上和房屋结构,为雷电提供了闪击的条件当雷电击中了东屋的水泥大梁,由于被击物要在瞬间将雷电泄入地下,被击物就要承受很高的电压,一般可达数万伏至数十万伏。
因此,水泥大梁在雷击瞬间的电压极高,此时如有人、畜等触及或接近,则大梁会对其产生如同雷电的闪击这种受雷物体对其他物体的再闪击,称为“二次反击”西屋受害者正是在水泥大梁遭雷击的同时,摘取西屋里用铁丝挂在此大梁上的食品篮子据查验死者,除其头部额侧有一小伤口外,无其他外伤;而观察悬挂食品篮的铁丝,呈严重过热状这充分说明,被害人是受水泥大梁的二次反击,由强大的瞬时雷电流致心脏或大脑麻痹而死的94 飞机遭雷击,机舱内壁饰完好无损 据报载,苏联一架伊尔—18飞机在高空遭雷击,球形闪电闯入机舱,一阵震耳欲聋的爆炸声后,客机上的雷达和部分仪表失灵,机身穿了个大窟窿,然而舱内壁饰却完好无损,乘客也都安然无恙 人们读到这条新闻,无不惊诧称奇这使人们不由想起北宋沈括《梦溪笔谈》中记下的另一个故事:某年,皇帝内侍李舜举的寓舍突遭雷击,一团火球穿过窗户,家人以为起火,纷纷逃避雷击过后,李内侍发现除了窗纸熏黑,其他物品毫无损坏然而,令人惊诧的是,墙上的一把宝刀已在刀鞘中化为钢液,而漆布刀鞘却依然完好!这类稀奇古怪的现象,千余年前的古人自然难以说清 19世纪,丹麦物理学家奥斯特发现电磁效应;嗣后,英国物理学家法拉第又发现磁电感应原理。
电与磁可以相互转化的理论,使长期以来互不联系的电学和磁学紧密地结合成一门新兴学科电磁学,奥斯特和法拉第的理论表明,正是雷击时强大的电流产生的磁场,使伊尔—18飞机雷达和金属仪表失灵了 雷击是空中带电雨云和大地之间的放电现象,闪电一瞬间可产生上万安培乃至10万安培的峰值电流这样强大的电流,足以使直径几厘米的闪电通道上迅速增温几万度,炽热高温使空气完全电离,发出耀眼的光亮闪电的能量是在十万分之几秒的时间内释放的,因而会形成震耳欲聋的爆炸声强大电流通过钢、铝一类导体,可使金属熔化,飞机的舱体、钢刀的剑身自然不在话下然而,漆布、皮革、塑料等都是绝缘物体,所以,在由雷电引起的磁场中,它们内部不会产生强大的感应电流,更不会发热灼伤 再说,雷击瞬间发生,热传递有趋肤效应,好比人们用手掌迅速擦过烧得滚烫发红的铁板一样,时间越短,烫的感觉越轻所以,在雷击瞬间,钢刀熔化,机舱穿洞的高温还未来得及传开就扩散削弱,造成了宝剑熔化而刀鞘完好,机舱击穿而壁饰无恙的奇异现象95 避雷针的圆头尖头之争 1772年,英国成立了讨论火药库免遭雷击对策委员会,首先提出制造避雷针方案的富兰克林也被任命为委员在讨论中,对避雷针顶端形状发生了尖头圆头之争。
有人想当然地认为,圆头避雷针好但是富兰克林坚持用尖头的,力排众议,最后被采纳了 但是,1776年,美国独立战争爆发富兰克林积极参加独立运动,又是独立宣言的发起人之一于是英国带头把宫殿和弹药仓库的尖头避雷针砸掉,命令一律换成圆头的为了寻找扼杀富兰克林发明的“科学依据”,使尖头避雷针在英国绝迹,国王亲自召见皇家学会会长约翰·普林格尔,向他施加压力,要他公开宣布圆头避雷针比尖头的更安全普林格尔惊讶万分,他不愧是一位正直的科学家,拒绝执行圣旨,说:“陛下,许多事情都可以按您的愿望去办,但是不能做违背自然规律的事呀!”为什么尖头的避雷针好呢?因为带电导体上的电荷在表面上的分布和导体的形状有关在表面弯曲最厉害的地方,比如在凸出的尖端处,电荷比较密集,附近空间的电场比较强;在表面弯曲程度比较小的地方,比如在圆滑处,电荷比较稀疏,附近空间的电场也比较弱尖端附近的空间,由于电场比较强,原来不导电的空气被电离空气电离后具有导电性,这就使导体产生放电现象电荷从导体的尖端放出来的现象,叫做尖端放电 倘若你有机会的话,可以到学校的物理实验室用静电起电机做一个实验摇动起电机,使带有异种电荷的导体球靠近,在它们之间就会发生带有火花和声响的放电现象,放电结果电荷中和,这是一种火花放电。
如果在一个导体球上装一根尖针,针尖离另一个导体球又很近,再摇动起电机,就看不到带有火花的放电现象这是因为装了尖针以后,电荷从针尖缓慢地放出来,和另一个球上的电荷中和,两球间原先剧烈的火花放电,就变成了缓慢的尖端放电雷电现象是一种大规模的火花放电现象能够击毁建筑物、击毙人畜的“落地雷”,是天空带电的云块和地面之间放电形成的如果天空中有一块离地比较近的云带正电(这电是由于云块之间相互摩擦产生的),由于静电感应,地面上离云近的高大物体的上面就带负电,于是云块和这个高大的物体之间就出现放电,发生电闪雷鸣假如在建筑物的最高处安装一个尖头的金属棒,顶端高出建筑物,再通过导线把棒和埋在地下较深处的金属板连起来,组成避雷针,那么当建筑物上空出现带电雷雨云的时候,避雷针的尖端就会产生尖端放电,避免了云和建筑物之间强烈的火花放电如果避雷针的顶端是圆形的,静电感应以后,就不会发生尖端放电,云块和建筑物之间就有可能产生强烈的火花放电,达不到避雷目的96 水下闪电 20世纪30年代初期,苏联科学家万特金做了一个有趣的试验,他把金属丝放入水中,然后给金属丝通入大功率电流,不久,奇迹便产生了:闪电,雷鸣,金属丝化为乌有。
科学家从这个试验中得到启发,发现了“水下闪电”的奇功 所谓“水下闪电”,便是电能在水中放电时,瞬间转变为热、光、力、声等几种形式能量的过程工业用电经过升压稳流后对电容器充电,将电能存在电容器内,然后经控制用空气开关,在水中放电,形成爆炸,产生闪电,这时在爆炸中心能出现1000~100000个大气压的高压力,以致形成强大的冲击波和每秒100米的高水流可以想象这种高压、高速、高能量的水流将具有多么大的能量啊!据测算,它的脉冲功率最大可达100万千瓦由于“水下闪电”具有许多功能和惊人的本领,因而它已在水下爆破、机械制造、冶金工业、海洋运输、化工、医疗等各方面大显身手 利用“水下闪电”新技术可破碎多种矿物原料,切开岩石,挖掘隧洞等它不需要大的机械设备不产生粉尘及噪音污染如果用“水下闪电”破碎金刚石原生矿,可将金刚石不受损伤地从母岩中取出,获得率比普通炸药高二倍多利用“水下闪电”清理铸件砂型,不但彻底改造了铸造行业中落后的清理工艺,消除了笨重的体力劳动,而且没有粉尘、噪音,便于实行机械化、自动化,并且可以清理盲孔里的型芯型砂它既可以清理不同材料的铸件,也可以清理各种模型的铸件,清理铸件的重量可以从几百克到几十吨,效果好,质量高,深受人们欢迎。
更为引人注目的是,利用“水下闪电”来开采海底矿藏深海洋底埋藏着丰富的矿藏,然而,运。