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數據中心防雷之雷電成因及雷電常識
時間:2018-01-12 14:31:13 作者:

  通常所謂雷擊是指一部分帶電的云層與另一部分帶異種電荷的云層,或者是帶電的云層對大地之間迅猛的放電。這種迅猛的放電過程產生強烈的閃電并伴隨巨大的聲音。當然,云層之間的放電主要對飛行器有危害,對地面上的建筑物和人、畜沒有很大影響。然而,云層對大地的放電,則對建筑物、電子電氣設備和人、畜危害甚大,這是我們研究的主要對象。

  人們通過模擬地球原始大氣在密室中進行放電的實驗,結果由無機物合成了11種氨基酸。這些物質的出現,是生命起源的基礎,因此,一些生命起源學說認為,是雷電孕育了地球上的生命。同理,地球上空有一層電離層,它是由帶正電荷的粒子組成,該電離層起著防止太陽和宇宙空間各種有殺害生命作用的射線進入地面,保護地球上的生命,如果沒有這電離層,即使地球上本來已經有的生命,也會被來自太空的各種射線殺死,地球不可能出現現在的繁榮和文明。但是電離層的正電荷以平均約1800A的電流強度向大地放電,可想而知,如果得不到補充,電離層的電荷恨快便會放盡。由于雷電不斷補充電離層放電失去的電荷,保持電離層總電荷量大體平衡,使這層生命的保護屏障得以保存,使地球上的生命不致被宇宙射線滅絕。因此,可以說,是雷電促使地球成為文明的星球。從這個角度來講,人類有今天的文明應該感謝雷電。

  由于雷擊會給人類帶來災害,因此,人類很早就與雷害進行斗爭。其中取得卓越成就的有18世紀中葉著名科學家富蘭克林(Franklin)M?B?羅蒙諾索夫(JIOMOHOCOB),L?B?黎赫曼(PHXMAH)。他們通過大量實驗建立了雷電學說,認為雷擊是云層中大量陰電荷和陽電荷迅速中和而產生的現象;并且創立了避雷理論,發明了避雷針。他們取得的這些科學成就,已為人類作出了重大的貢獻。

  雷電的成因

  通常所謂雷擊是指一部分帶電的云層與另一部分帶異種電荷的云層,或者是帶電的云層對大地之間迅猛的放電。這種迅猛的放電過程產生強烈的閃電并伴隨巨大的聲音。當然,云層之間的放電主要對飛行器有危害,對地面上的建筑物和人、畜沒有很大影響。然而,云層對大地的放電,則對建筑物、電子電氣設備和人、畜危害甚大,這是我們研究的主要對象。

  通常雷擊有三種主要形式:其一是帶電的云層與大地上某一點之間發生迅猛的放電現象,叫做“直擊雷”。其二是帶電云層由于靜電感應作用,使地面某一范圍帶上異種電荷。當直擊雷發生以后,云層帶電迅速消失,而地面某些范圍由于散流電阻大,以致出現局部高電壓,或者由于直擊雷放電過程中,強大的脈沖電流對周圍的導線或金屬物產生電磁感應發生高電壓以致發生閃擊的現象,叫做“二次雷”或稱“感應雷”。其三是“球形雷”,將在后面另詳細說明。

  數據中心防雷之雷電常識

  負電荷在上,正電荷在下,它們在重力作用下落下的速度比云滴和冰晶(這二者稱為云粒子)要大,因此極化水成物在下落過程中要與云粒子發生碰撞。碰撞的結果是其中一部分云粒子被水成物所捕獲,增大了水成物的體積,另一部分未被捕獲的被反彈回去。而反彈回去的云粒子帶走水成物前端的部分正電荷,使水成物帶上負電荷。由于水成物下降的速度快,而云粒子下降的速度慢,因此帶正、負兩種電荷的微粒逐漸分離(這叫重力分離作用),如果遇到上升氣流,云粒子不斷上升,分離的作用更加明顯。最后形成帶正電的云粒子在云的上部,而帶負電的水成物在云的下部,或者帶負電的水成物以雨或雹的形式下降到地面。當下面所講的帶電云層一經形成,就形成雷云空間電場,空間電場的方向和地面與電離層之間的電場方向是一致的,都是上正下負,因而加強了大氣的電場強度,使大氣中水成物的極化更厲害,在上升氣流存在在情況下更加劇重力分離作用,使雷云發展得更快。

  從上面的分析,好像雷云總是上層帶正電荷,下層帶負電荷。實際上氣流并不單是只有上下移動,而比這種運動更為復雜。因此雷云電荷的分布也比上面講的要復雜得多。

  根據科學工作者大量直接觀測的結果,典型的雷云中的電荷分布大體。

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  科學工作者的測試結果表明,大地被雷擊時,多數是負電荷從雷云向大地放電,少數是雷云上的正電荷向大地放電;在一塊雷云發生的多次雷擊中,最后一次雷擊往往是雷云上的正電荷向大地放電。從觀測證明,發生正電荷向大地放電的雷擊顯得特別猛烈。

  上面的假說首先是由威爾遜(Wilson)提出的,通常把它叫做威爾遜假說。另外,廣州有位唐山樵先生對雷云的形成提出了如下的假說:雷電的出現是與氣流、風速密切相關的,而且與地球磁場也有一定的聯系。雷雨云內部的不停運動和相互磨擦而使雷雨云產生大量的正、負電荷的小微粒,即所謂的摩擦生電。這樣,龐大的雷雨云就相當于一塊帶有大量正、負電荷的云塊,而這些正、負電荷不斷地產生,同時也在不斷地的復合,當這些云塊在水平方向向東或向西迅速移動時(最大風速可達40m/s),它與地球磁場磁力線產生切割,這就好像導體切割磁力線產生電流一樣,云中的正、負電荷將產生定向移動,其移動的方向可按右手定則來判斷。若云塊是由西向東移動,而地磁場磁力線則是由地球南極指向地球的北極,因此大量的正電荷向上移動,負電荷向下移動,這樣云的下部將積聚越來越多的負電,而云的上部積聚大量的正電,當電場強度達到足夠高(25~30KV/cm)時將引起雷云間的強烈放電,或是雷云中的內部放電,或是雷云對地放電,即所謂的雷電。

  綜上所述,雷電的成因仍為摩擦生電及云塊切割磁力線,把不同電荷進一步分離。由此可見,雷電的成因或者說主要能源來自于大氣的運動,沒有這些運動,是不會有雷電的。這也說明了為什么雷電總伴隨著狂風驟雨而出現。

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