入夏以來，我國雷電暴雨天氣頻發。我們該如何科學認識雷電？我國針對雷電監測有哪些科技支撐？人工引雷有何作用？公眾該如何避雷、如何防御雷電災害？本期策劃帶大家了解“雷電”。

起底雷電——

如何平安度過“雷電季”？

       作為最常見的天氣現象之一，雷電以其猛烈的破壞力被人們熟知。那么，雷電是怎么形成的？公眾又應如何防范雷擊災害？

雷電“誕生地”

       雷電也稱為閃電，是發生在大氣中的一種長距離、強電流、強電磁輻射自然現象。

       雷電常常“出生”在對流發展旺盛的積雨云中，云層內的各種微粒因為碰撞摩擦等因素分離積累正、負電荷，形成較為集中的正、負電荷區。按照常規擊穿機制，當云層電荷區之間的電壓達到或超過所在環境的空氣擊穿閾值，便會產生放電現象。自持放電發展就會形成閃電，產生的轟鳴聲就是雷聲，即人們常說的“電閃雷鳴”。

       在我國，大部分地區都有雷電活動。一般來講，低緯度地區的雷電活動要比高緯度地區多，我國陸地區域閃電高發區主要分布在北回歸線附近及其以南地區，包括廣東和廣西南部、海南島中北部，最密集的地區每年每平方公里大約發生31.4次閃電。而在同緯度上，地形復雜的山區發生雷電活動的頻次往往要比地形平緩的平原地區更高。　　

雷電“家族成員”　

       雷電可不是只有一種“模樣”，主要分為云閃、地閃兩種。云閃主要在云內或云間發生，所以對人類的直接危害較小。地閃會對人和建筑造成直接危害。

       當云與地面物體感應起電時，會產生電光直閃的“落地雷”，因為云與地之間進行放電，對地面物體危害極大。“落地雷”擊中地面物體，這就是人們所說的“雷擊”。　

雷電季，如何避免“被雷到”　　

       進入夏季，面對“暴脾氣”的雷雨天氣，如何避免“被雷到”？又該如何防御雷電帶來的災害？　

       最安全的辦法是雷電來臨時，躲在室內，因為建筑物通常有接地系統和安全電路。但需注意的是，要及時關好門窗，盡量關閉各類家用電器，不接近室內裸露的金屬物，如水管、暖氣管、煤氣管等。　　

       在戶外遭遇雷雨天氣時，則不要在河流、湖泊等水域附近逗留，不要靠近高壓電線、路燈、廣告牌，不要在空曠地帶打傘等，應盡快尋找低洼地帶或堅固的建筑物躲避。此外，汽車也是避雷場所之一。由于車本身是金屬框架，被雷電擊中可以直接導電到地下。需要注意的是，此時要緊閉車窗，收起天線，避免使用車載電話和電子設備。

人工引雷——

揮出雷電解鎖的“金箍棒”　　

       想象一下，天空中烏云翻滾，突然一道“金箍棒”閃現，科學家變身魔法師，“指揮”雷電準確擊中預先選定的位置。

       這聽起來像科幻電影中的情節，在現實世界其實就是人工引雷技術。人工引雷，是在雷暴環境下利用特定裝置和技術手段，在自然雷電發生之前，人為觸發雷電并引導雷電落在預定位置，從而進行科學試驗。我國在1977年首次成功開展人工引雷試驗，如今這一技術已經相當成熟。　

       其具體操作和原理是，當雷電即將發生時，雷暴云層中的電場會影響地面的電場，科學家通過測量地面的電場強度，推斷出云層中放電環境的發展趨勢，從而確定引雷的最佳時機。隨后，他們會發射帶有金屬導線的小型火箭。火箭上升時，導線會形成一個從地面到云層的放電過程，誘導形成雷電放電，并沿著導線直達地面。

       要實現人工引雷，離不開引雷火箭這個主角。引雷火箭的內部裝有發動機和點火裝置，外部拖帶一根細長堅固的金屬絲。千萬別小看了這根金屬絲，它不僅需要足夠結實來承受上升過程中的拉力，還要盡量輕便以減輕火箭負荷。火箭發射速度的控制也至關重要，太快會導致金屬絲斷裂，太慢則無法及時形成放電通道。

       人工引來的雷電與自然雷電有何異同呢？從本質上說，兩者都涉及大量電荷的快速移動，放電過程也是基本相同的，人工觸發雷電和自然雷電非常接近。然而，自然雷電的路徑和時間是隨機的，而人工引雷可以預知雷電的落點并準確記錄時間。　　

       人工引雷為雷電研究提供了寶貴的試驗平臺，還在許多實際應用中發揮了重要作用。比如通過引導雷電至特定位置，科學家們可以更好地研究雷電的放電機制、雷電和地面目標物的相互作用等，由此改進雷電預測和防護技術。又比如通過提供最接近真實雷電的模擬環境，科學家可以有效測試防雷裝置，確保這些裝置在實際使用中能夠保護建筑物和設備。　　

       從敬畏雷電這種天際狂暴力量，到將自然力量轉化為可控的研究對象，未來，人工引雷技術將為探索雷電奧秘和安全利用雷電提供更多可能。

美觀實用完美融合——

古今建筑的防雷智慧　　

       古往今來，建筑物一直面臨著雷擊破壞的風險。隨著氣候變暖，城市建筑在雷雨季節遭受雷電襲擊的概率大幅增加，特別是建筑中的電子設備和網絡設施一旦遭受雷擊，損失更為嚴重。在“電子化時代”，雷擊已經成為一大公害，建筑物的防雷措施顯得尤為重要。　　

       那么，古今建筑是如何應對雷電侵襲的？常用的防雷方法有哪些？　　

       李京校介紹，除了直接的雷擊災害外，近年來高精尖設備受雷擊的事件日益增多，因為其內部的電子設備耐壓很低，對雷暴云產生的雷電電磁脈沖及各類金屬管、線上產生的雷電波入侵非常敏感，極易引起短路、火災、爆炸或造成觸電事故，這也成為了現代防雷的重點。　　

       國家體育場“鳥巢”的外表光滑，沒有凸起的避雷針，整個建筑的鋼結構本身就具備避雷的功能。防雷設計巧妙地利用鳥巢巨大的金屬屋面板充當接閃器，而它所有的“鋼筋鐵骨”則構成了一個籠式避雷網。這個巨大的籠子保護著“鳥巢”，當雷電到來時，電流順著一根根鋼筋和一塊塊鋼板連成的“高速公路”，分散并迅速導入地下，避免對建筑本身造成破壞。中間的露天部分安裝了架空金屬導線，從而起到了避雷帶的作用。

       懸掛在北京奧林匹克塔的奧運五環標識，宛如城市的地標。由于五環標識本身就是金屬材質，又位于建筑物的最高處，本身就發揮了避雷針的作用。五環標識吸引雷電后，通過導電良好的金屬結構，將雷電引導至地面，從而保護建筑物免受直接雷擊的破壞。　　

       雄偉的萬里長城又是如何避雷的呢？據了解，除了在雷電易發區的長城敵臺（烽火臺）上安裝避雷針外，近年來，文物保護部門還使用了與本體及兩側景觀一致的避雷仿真樹，這些仿真樹仿照松樹的外觀做成，既美觀又實用。“避雷仿真樹數量、間距、高度，都會經過嚴格測算。樹的高度會比長城要高，但不會太密。”李京校介紹。  　　

       在雷電災害頻繁發生的拉薩，布達拉宮遭受雷擊的記錄少之又少。這緣于其大殿頂部采用導電性能良好的金屬，金頂之下使用栓接和鉚接相互連接。另外，布達拉宮整體以石木結構為主，墻體由白瑪草混合當地泥土堆砌而成，干燥絕緣，既堅固又防火。　

       位于北京頤和園內的佛香閣則“自帶”避雷裝置，閣頂裝有銅制的橢圓形球狀體，實際起到了避雷針的作用，如今被改造成現代避雷裝置，其和防雷引下線、接地裝置良好連接，繼續保護著這座古建筑。　　

       現代建筑在防雷技術上也不斷創新，我國臺灣的臺北101大樓的防雷系統復雜高效，整個大樓由鋼鐵結構支撐，頂部裝有避雷針，地基中的接地網進一步確保了雷電的安全泄放。放眼全球，迪拜哈利法塔作為目前世界上最高的建筑，塔頂安裝的大量避雷針以及雷電監控設備形成了密集的防雷網絡，能夠實時監測雷電活動。以獨特的船型設計和空中花園而聞名的新加坡濱海灣金沙酒店，在空中花園的每個角落安裝了避雷針，地基和地下結構中設有完備的接地系統，便于更好泄放雷電流。　　

       古今建筑防雷的巧妙之處不僅在于其技術手段的進步，更在于對美觀與實用的完美融合。在電子化時代，建筑物防雷不僅是保護建筑本身，更是保障建筑內人員和設備安全的重要措施。如今可以看到，雷電防護已逐漸成為一門藝術，在這些建筑中展現其獨特的魅力。

中國氣象報社 出品

策劃：王婉 文科 苗艷麗

專家顧問：

中國氣象科學研究院研究員、中國氣象局雷電野外科學試驗基地主任 呂偉濤

中國氣象科學研究院副研究員 劉恒毅

北京市氣象探測中心正研級高級工程師 李京校

作者：林禹彤 閆辰宇 王婉

編輯：楊奧清 文科 丁繼武

發布：姜虹

審核：段昊書 崔國輝