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1、防雷与防静电概述雷电灾害日趋严重我国地处温带和亚热带地区，雷电活动十分频繁，雷电灾害已成为我国危害程度仅次于暴雨洪涝、气象地质灾害的第三大气象灾害。尤其是近年来，随着全球气候变暖，世界范围内均出现了气候异常现象，中国也不例外。其中，强对流天气、强雷电等极端气候事件发生的频率和强度都有所增强。同时，雷电除对人类的生命财产造成重大威胁外，对地球的电磁环境稳定也产生了影响。 随着高层建筑的大量增加，各种电子信息技术设备应用数量的迅猛增长，电磁环境发生了很大变化，雷电击穿空气的距离缩短，防雷设施不完善的一些建筑遭雷击的概率增大。同时，伴随着技术进步、信息技术设备的集成度越来越高，抗电磁干扰及攻击的能力
2、反而越来越差，雷电及人工产生的电磁环境危害日趋严重，尤其是计算机、网络、通讯系统等，均是雷击的重灾区。雷电预警水平有待提高据报道，2008年北京奥运会期间，奥运赛场区半径35公里范围内的海淀、丰台、南郊观象台、朝阳、顺义水上公园布设了5台大气电场仪。该监测系统可对局部地区潜在的雷电活动发出警报，在发生雷电前10分钟至1小时前发出预警。同样，类似的仪器设备也在今年国庆庆典中运用。但是，有关专家表示，“大气电场仪误报率很高”，机器很难精准找到雷击落地的具体位置。尽管我国的闪电监测技术几乎与国际先进水平同步，但它也只能在闪电落地后近1秒钟才能监测到。“雷电的随机性太大了，目前全世界都还没能解决精确预
3、测雷电发生时间、地点、频次这个难题。”张义军说，“国内外在预测手段上水平是差不多的。一般只能进行02个小时之间的临近预警，准确率在60%70%。而两个小时以上的预警准确率就会下降非常大。”中国科学院大气物理研究所研究员、国际大气电学委员会委员郄秀书曾对媒体表示，雷电灾害的预报，在全世界都才刚刚开始。常规的天气预报也是随着观测技术和数值模式的不断发展，以及资料和经验的慢慢积累，逐步提高预报准确率的，所以雷电灾害的预报也要有一个过程。“随着雷电资料的积累，大家对雷电规律的科学认识不断提高，对雷电灾害较好的预报是完全可以实现的。”郄秀书说，“目前基本上雷电预报还是跟强对流天气的预报相结合，通过强对流
4、天气的预报来预报雷电。”第一节 防雷雷电是自然界一种常见的放电现象，雷电放电时会产生极高的过电压和巨大的雷电流，不仅能击毙人畜，劈裂树木、电杆，破坏建（构）筑物和各种工农业设施，同时还会引起火灾和爆炸事故。一 雷电的分类从防灾的角度考虑，雷电的破坏可分为直接雷击、感应雷击、雷电冲击电压侵入和球型雷击。1. 直接雷击：雷云与大地之间的放电称为直击雷。巨大的雷电流直接击到地面的物体上，会是地面的物体烧焦或破坏，可直接引起雷击火灾。 2. 感应雷击：也可称作雷电感应或感应过电压，分为静电感应和电磁感应两种。静电感应：雷云接近金属屋顶上部时，在金属上就会产生大量的异性束搏电荷，当雷云与大地上的任何一个
5、物体（比如对临近的大树）进行放电时，此时雷电场消失，而在金属屋顶的束搏电荷变成自由电荷，这种自由电荷的大量积聚将对大地间形成很高的电位，从而引起严重的后果。此种静电感应雷击产生的火花放电，可能会引起可燃物的燃烧和爆炸事故。电磁感应：雷击后巨大的雷电流会在周围空间形成强大的电磁场而引起的。这种磁场会在附近的金属物体中（比如设备、管道、构件等）感应出相当大的磁感应电动势。如果发生电荷的环流流动，就会在金属构件的开口处，导线或闭合线圈中产生强大的感生电流。它对建筑物很少起破坏作用，但对油罐或油气聚集的某些场所和易燃易爆物品的生产、使用和存储地方将会引起爆炸危险，所以感应雷击又称为间接雷击和雷电的二次
6、作用。 2003 年 6 月 5 日，烟台市市开发区路通精密 由于供电系统和部分大型设备信号没有进行防感应雷保护处理，雷电流沿电源进入，雷电产生的电磁感应造成电路板损坏和数字控制仪起火（见图片），三台流水线停止工作三天，造成重大经济损失。2008年长沙市郊区一村庄遭受直击雷与感应雷伤害，还产生一球形雷进入冰箱，瞬间将冰箱里的食物烤熟。武昌一中学的一间微机室突然受灾，被熏成“暗房”。 微机室前的楼道，一股焦糊味依然挥之不去，地上丢弃的窗帘有的看似被火烧过。进入微机室，地面、桌面以及摆设物上都蒙着黑色的烟灰，墙面以及房顶也好似遭过火灾一样。室内有6台电脑显示器，还有一台电脑主机已经被毁成废骸，背后
7、的墙面也破损不堪，墙面的电线有一截更是被烧得黑乎乎的。省防雷中心人士推测，微机房受灾有两种可能：要不是遭遇了感应雷雷击，就是电线短路，目前情况在进一步调查中。经他们检查，该校已安装了避雷针等设备，不过这些避雷设备防的是直击雷。防雷中心提醒，目前正是雷电高发期，雷电灾害应该引起足够重视，各个单位应该安装避雷设备，并定期检测。3. 球形雷击：由特殊气体形成一种特殊雷电现象。它是直径约为20cm到10m的“火球”，能在地面上滚动，可从门、窗或烟囱进入室内，俗称“地滚雷”。球形雷对油库危害很大，但只在少数山区和海滨地区才发生。一家制作茶机的木料加工厂因遭遇雷击起火，并形成“火烧连营”之势，由东向西一排
8、20间的木料房全部被烧毁。球形闪电（资料照片）大酸枣树被劈得四分五裂一个球形火球从乌云中飞出,快速向地面滚落下来。这球形火球有簸箕大小,后面拖着闪电一样的蓝色火花,并发出“嘶嘶嘶”的响声。他还没有反应过来,那大火球已飞速向他家门前的大酸枣树冲去。霎时间,一道蓝色的火球在他眼前一闪,闷雷般的爆炸声响彻云霄。那棵村龄30年,直径约50厘米的酸枣树,从树顶到树根顿时被纵向炸断。火球先是蹿过十几米山坡上的树林，劈倒了几棵小树，接着又穿过山脚下厕所右上方，打了一个洞在左下方钻出，点着一堆柴火。然后，蹿到距离七八米远的正房墙角处，穿过墙从厨房水泥地上的一处裂缝钻出，进入客厅，电光击碎了客厅南墙的镜子后停住
9、。当时，挂在客厅内的衣物也被玻璃划得到处是洞。从小树位置到客厅镜子处，这个火球大约走了20多米。电闪雷鸣是常见的自然现象，但令科学家们感到惊奇的球形闪电却是罕见的。球形闪电形如圆球，有时很小，有时却比足球还大，它的颜色多变，时而呈鲜红色或淡玫瑰色，时而呈蓝色或青色，时而呈刺眼的银白色，有时竟然是黑色。它的运行速度非常缓慢，有时与人们跑步的速度差不多。它有时发出轻微的呼哨声、嘁嘁声或咝咝声，人们的眼睛很容易跟踪观察它。它行进的方向和风向一致，喜欢追逐过堂风和自然风飘游，因而有时会通过开着的门窗或炉子烟囱及各种缝隙钻进室内。有时它还停止不动，悬挂在人们的头顶上。当碰到障碍物时，它常会爆炸而发出巨响
10、，也可能无声无息地消失。 北宋著名科学家沈括(1031-1095年)在梦溪笔谈中，记述了一次球形闪电的实况，描述了暴雷运行的过程。球形闪电自天空进入“堂之西室”后，又从窗间檐下而出，雷鸣电闪过后，房屋安然无恙，只是墙壁窗纸被熏黑了。令人惊奇的是屋内木架子以及架内的器皿杂物（包括易燃的漆器）都未被电火烧毁，相反，镶嵌在漆器上的银饰却被电火熔化，其汁流到地上，钢质极坚硬的宝刀竟熔化成汁水。令人费解的是，用竹木、皮革制作的刀鞘却完好无损。上述奇异现象，令沈括及历代科学家们无法做出准确解释，成为历史上的一个悬案。 能钻烟囱可致人于死，富有神秘色彩的球形闪电弗兰克莱思在他的著名作品大自然在发狂中记录了一
11、个事实：在俄罗斯某农庄，两个小孩子在牛棚的屋檐下避雨时，忽然天空中飘下一个桔红色的火球，首先在一棵大树顶上跳来跳去，最后落到地面，滚向牛棚，像烧红了的钢水似的，不断地冒着火星。两个小孩吓得一动不敢动。当火球滚到他们脚前，年纪较小的一个，忍不住用力猛踢了火球一脚，轰隆一声，奇怪的火球爆炸了，两个小孩被震倒在地，但没有受伤，可是牛棚里的12条牛却死了11条，幸存的一条并未受伤。 这是澳大利亚昆士兰州拍摄到的直径百米的球形闪电在美国尤尼昂维尔小城，一次狂风暴雨，雷鸣电闪之后，某家庭主妇打开电冰箱一看，十分惊奇地发现里面放着烤鸭、熟蛋和煮透的莴苣莱，可是她记得清清楚楚，这些东西放进冰箱时全部都是生的，
12、怎么会变成熟的了呢?原来这个家庭主妇离家外出时，忘记关上窗户，一个球形闪电从窗户飘进屋内，然后钻入电冰箱里，刹那间把冰箱变成了电炉，烤熟了冰箱内的食品。有趣的是，电冰箱竟然没有损坏，还能照常使用。 苏联有一架“伊尔18”飞机，在1200米高空飞行，遇到雷雨，一个直径为10厘米的球形闪电闯入飞机驾驶舱，一声巨响后爆炸了。可是几秒钟后，它却令人难以置信地通过了密封的金属舱壁，在乘客座舱处分裂成两个光亮的半月形，随后又合并在一起，最后发出不大的声音离开了飞机。驾驶员发现机上的雷达和部分仪表失去效能，只好驾飞机立即着陆。做地面检查时，发现在球形闪电进入和离开处飞机头部外壳板和尾部各有一个窟窿，但飞机内
13、壁没有任何损坏，乘客也没有受到任何伤害。 1955年夏天，苏联著名物理学家德米特列耶夫正在奥温加湖畔度假，8月23日傍晚，下了一场暴雨。德米特列耶夫正站在大楼门前观赏自然景色。这时空中掠过一道强烈的闪电，一二分钟之后，一个淡红色的火球在离地面2米半的空中，缓慢地向他站立的方向飘来，黄色、绿色和紫色的火星四溅。当火球接近他时，改为向上浮动，并且在空中一动不动地停留了几秒钟，然后飘向远处森林，在一棵树枝上“降落”下来。火球剧烈地发射出火星，很快又熄灭了。当德米特列耶夫清醒过来以后，只觉得火球经过的地方，空气中有股少有的清新气味。职业的本能驱使他立即取来烧瓶，采取空气样品，经化验分析，发现其中含有大
14、量的臭氧和二氧化氮，其含量大大超过正常值，这表明在火球内部很可能发生过某些化学反应。 1997年7月19日下午4时许，位于桂林市中心的广西师范大学也遭遇了球形闪电。当时天空多云，随着空中一声巨响，校内11号宿舍3楼314房间飞进一颗直径约长的大火球，当时屋里坐着刘华林等5位同学。火球在屋里按水平方向运行了3米多远，落在近门口处消失。与此同时，对面316房间里的4名94级经管系函授生刘祖强等，也看到窗外有一个碗大的火球，垂直下落。两屋的学生在火球出现时都感到有强烈的震感，有的同学说，就像被人重重地推了一下，有的说腿部发麻。 出事现场，人们看到破坏得最严重的是当时屋里没有人的312房间，墙上有一个
15、烧黑了的碗大的洞。走进三楼楼道，发现那个黑洞的对面墙上也有一个烧黑了的洞。也就是说，火球是从屋外击穿墙壁，飞进312房间，又穿墙而出。这间屋里以及楼道里的电线全被烧焦，日光灯管也被打落。316房间墙壁被震出一道2米长的裂缝。314房间靠窗的插座在火球飞进时被连钉拔起，飞砸在对面墙上，砸出一个小洞。 球形闪电这种奇特的自然现象国内有过记载，但都发生在地势很高的地方。如泰山、黄山山顶。在地势低的桂林，竟然也出现了球形闪电，实为罕见。 球形闪电和一般闪电的机理不同。它是怎样形成的?为什么会成为火球形态?火球的能量来自何方?为什么球形闪电的发光时间很长(从几秒到几分钟)?火球的发光机理是什么?它为什么
16、能保持球形并且能够移动?为什么它有时发出轻微的噼啪声而最后消失掉，有时却震耳欲聋地爆炸呢?诸如此类的问题长期以来令世界各国的科学家苦苦探寻，不得其解，各种假说相继问世。 法国科学家马季阿萨认为，球形闪电是一些大气的氮和氧的特殊化合物，它们在普通闪电的周围形成，并在冷却时消失。 苏联科学家普切尔文斯基认为，火球是一种带强电的气体混合物。球体是不稳定的，可以因为各种原因而发生爆炸，但在某些条件下碰到导电体后可能会因放电而减弱。 苏联科学院地磁、电离层和无线电波传播研究所的一些学者认为，球形闪电产生于雨水落进普通闪电槽里之时，它的分子粘满正离子和负离子，从而形成非同一般的外层，即形成一个球形的特殊外壳。 有些学者根据已知气
