人工控製雷電,是指通過人工引雷、消雷的方法,使雲中電荷中和、轉移或提前釋放,控製雷電的產生,以確保空中和地麵軍事行動的安全。人工控製雷電的方法有:利用對帶電雲團播撒凍結核,改變雲體的動力學和微物理學過程,以影響雷電放電;采用播撒金屬箔以增加雲中電導率,使雲中電場維持在雷電所需臨界強度以下抑製雷電;人為觸發雷電放電,使雲體一小部分區域在限定的時間內放電。
雷電,是雲和雲、雲和地之間的火花放電現象。雷電形成的強大電流、熾熱的高溫、劇變的靜電場和頻譜豐富的電磁波,威脅著人畜生命,毀壞建築物,造成森林火災,破壞高壓輸電係統和有線通信係統。幹擾無線通訊,造成飛行事故,影響火箭發射等。危害最大的是雲-地雷電。避雷針雖可防雷,但隻限於固定地點和小麵積。流動性和大麵積防雷,如易燃、易爆物質的運輸,核設施和森林的防雷,避雷針是無能為力的。因此,人們積極研究人工控製(抑製和誘發)雷電技術。
人工抑製雷電的一個方法是在雷雨雲中用高射炮或飛機播撒數百萬個,甚至數十億個直徑數十微米、長數厘米的金屬細絲或鍍有金屬的尼龍細絲。在雷雨雲中電場的作用下,細絲發生靜電感應,由於尖端效應,細絲兩端電荷密度極大。其附近電場極強。當場強達到起暈場強(仍大大低於閃電所需場強)時,發生電暈放電,產生大量正、負離子,使雲中大氣導電性能改善,在雲中形成閃電通道,雲內放電次數增加,則危害最大的雲—地雷電可以得到抑製。
也可以在雷雨雲中的過冷區播撒碘化銀晶粒。根據結晶學原理,晶體在生成過程中首先形成晶核,而晶核可以用結構相似的其他物質代替。碘化銀晶體結構和冰晶十分相似,是一種十分理想的人工冰核。因此在雷雨雲中播撒了碘化銀晶粒後很快可以形成大量冰晶,由於冰晶棱角鋒利,可以起到和金離細絲相同的抑製雷電的效果。
因為雷電是雷雨雲的產物,雷雨雲的形成要靠上升氣流。因此,也可以在雲中投擲黏土之類的物質形成下沉氣流來對抗上升氣流,或炮擊雷雨雲而幹擾上升氣流,使雷雨雲得不到充分發展,雷電也就難以產生。
以上是抑製雷電的物理原理。人們從飛機、火箭穿過並無自然雷電的雲體而常常遭受雷擊受到啟發,發現在有可能產生雷電,但雲中場強尚不足以造成閃電的雲中,發射小火箭之類的細長型高速飛行導體可以誘發雷電。一是因為這些導體在雲中運動時本身強烈起電,嚴重影響雲中電場;二是因為這些導體易產生電暈放電,從而改善了雲中導電情況;加之這些飛行器排出的高導電性噴氣,相當於將飛行器加長,從而增大了作用範圍,因此可以誘發雲中雷電,從而消耗雲內電荷,在雲中開辟出一條安全通道,使導彈、宇宙飛船能安全穿過雲層進入太空。如果發射帶拖線的小火箭,可以誘發雲—地雷電,達到某些軍事目的。
知識點
避雷針
現代避雷針是美國科學家富蘭克林發明的,它的避雷原理是:在雷雨天氣,高樓上空出現帶電雲層時,避雷針和高樓頂部都被感應上大量電荷,由於避雷針針頭是尖的,所以靜電感應時,導體尖端總是聚集了最多的電荷。這樣,避雷針就聚集了大部分電荷。避雷針又與這些帶電雲層形成了一個電容器,由於它較尖,即這個電容器的兩極板正對麵積很小,電容也就很小,也就是說它所能容納的電荷很少。而它又聚集了大部分電荷,所以,當雲層上電荷較多時,避雷針與雲層之間的空氣就很容易被擊穿,成為導體。這樣,帶電雲層與避雷針形成通路,而避雷針又是接地的,避雷針就可以把雲層上的電荷導入大地,使其不對高層建築構成危險,保證了它的安全。