科普看台丨雷电高发季 防雷有秘笈

专家顾问：

中国气象科学研究院研究员、中国气象局雷电野外科学试验基地主任 吕伟涛

中国气象科学研究院副研究员 刘恒毅

北京市气象探测中心正研级高级工程师 李京校

入夏以来，我国雷电暴雨天气频发。今年5月，北京市怀柔区雁栖镇西栅子村，3名大学生夜爬野长城后露营夜宿遭雷击。当前正值我国雷电多发季，我们该如何科学认识雷电？我国针对雷电监测有哪些科技支撑？人工引雷有何作用？公众该如何避雷、如何防御雷电灾害？本期科普看台对此一一作答。

起底雷电——如何平安度过“雷电季”？

作为最常见的天气现象之一，雷电以其猛烈的破坏力被人们熟知。那么，雷电是怎么形成的？公众又应如何防范雷击灾害？

雷电“诞生地”

雷电也称为闪电，是发生在大气中的一种长距离、强电流、强电磁辐射自然现象。

雷电常常“出生”在对流发展旺盛的积雨云中，云层内的各种微粒因为碰撞摩擦等因素分离积累正、负电荷，形成较为集中的正、负电荷区。按照常规击穿机制，当云层电荷区之间的电压达到或超过所在环境的空气击穿阈值，便会产生放电现象。自持放电发展就会形成闪电，产生的轰鸣声就是雷声，即人们常说的“电闪雷鸣”。

在我国，大部分地区都有雷电活动，一般来讲，低纬度地区的雷电活动要比高纬度地区多，我国陆地区域闪电高发区主要分布在北回归线附近及其以南地区，包括广东和广西南部、海南岛中北部，最密集的地区每年每平方公里大约发生31.4次闪电。而在同纬度上，地形复杂的山区发生雷电活动的频次往往要比地形平缓的平原地区更高。

雷电“家族成员”

雷电可不是只有一种“模样”，主要分为云闪、地闪两种。地闪会对人和建筑造成直接危害；而云闪主要在云内或云间发生，所以对人类的直接危害较小。

雷电季，如何避免“被雷到”

有新闻报道，今年5月，3名学生在夜爬长城后露营，次日清晨便遭到雷击。进入夏季，面对“暴脾气”的雷雨天气，如何避免“被雷到”？又该如何防御雷电带来的灾害？

最安全的办法是雷电来临时，躲在室内，因为建筑物通常有接地系统和安全电路。但需注意的是，要及时关好门窗，尽量关闭各类家用电器，不接近室内裸露的金属物，如水管、暖气管、煤气管等。

在户外遭遇雷雨天气时，则不要在河流、湖泊等水域附近逗留，不要靠近高压电线、路灯、广告牌，不要在空旷地带打伞等，应尽快寻找低洼地带或坚固的建筑物躲避。此外，汽车也是避雷场所之一。由于车本身是金属框架，被雷电击中可以直接导电到地下。需要注意的是，此时要紧闭车窗，收起天线，避免使用车载电话和电子设备。（林禹彤）

人工引雷——挥出解锁雷电的“金箍棒”

想象一下，天空中乌云翻滚，突然一道“金箍棒”闪现，科学家变身魔法师，“指挥”雷电准确击中预先选定的位置。

这听起来像科幻电影中的情节，在现实世界其实就是人工引雷技术。人工引雷，是在雷暴环境下利用特定装置和技术手段，在自然雷电发生之前，人为触发雷电并引导雷电落在预定位置，从而进行科学试验。我国在1977年首次成功开展人工引雷试验，如今这一技术已经相当成熟。

其具体操作和原理是，当雷电即将发生时，雷暴云层中的电场会影响地面的电场，科学家通过测量地面的电场强度，推断出云层中放电环境的发展趋势，从而确定引雷的最佳时机。随后，他们会发射带有金属导线的小型火箭。火箭上升时，导线会形成一个从地面到云层的放电过程，诱导形成雷电放电，并沿着导线直达地面。

要实现人工引雷，离不开引雷火箭这个主角。引雷火箭的内部装有发动机和点火装置，外部拖带一根细长坚固的金属丝。千万别小看了这根金属丝，它不仅需要足够结实来承受上升过程中的拉力，还要尽量轻便以减轻火箭负荷。火箭发射速度的控制也至关重要，太快会导致金属丝断裂，太慢则无法及时形成放电通道。

人工引来的雷电与自然雷电有何异同呢？从本质上说，两者都涉及大量电荷的快速移动，放电过程也是基本相同的，人工触发雷电和自然雷电非常接近。然而，自然雷电的路径和时间是随机的，而人工引雷可以预知雷电的落点并准确记录时间。

人工引雷为雷电研究提供了宝贵的试验平台，还在许多实际应用中发挥了重要作用。比如通过引导雷电至特定位置，科学家们可以更好地研究雷电的放电机制、雷电和地面目标物的相互作用等，由此改进雷电预测和防护技术。又比如通过提供最接近真实雷电的模拟环境，科学家可以有效测试防雷装置，确保这些装置在实际使用中能够保护建筑物和设备。

从敬畏雷电这种天际狂暴力量，到将自然力量转化为可控的研究对象，未来，人工引雷技术将为探索雷电奥秘和安全利用雷电提供更多可能。（闫辰宇）

美观实用完美融合——古今建筑的防雷智慧

古往今来，建筑物一直面临着雷击破坏的风险。随着气候变暖，城市建筑在雷雨季节遭受雷电袭击的概率大幅增加，特别是建筑中的电子设备和网络设施一旦遭受雷击，损失更为严重。在“电子化时代”，雷击已经成为一大公害，建筑物的防雷措施显得尤为重要。

国家体育场“鸟巢” 来源：千库网

那么，古今建筑是如何应对雷电侵袭的？常用的防雷方法有哪些？

李京校介绍，除了直接的雷击灾害外，近年来高精尖设备受雷击的事件日益增多，因为其内部的电子设备耐压很低，对雷暴云产生的雷电电磁脉冲及各类金属管、线上产生的雷电波入侵非常敏感，极易引起短路、火灾、爆炸或造成触电事故，这也成为了现代防雷的重点。

国家体育场“鸟巢”的外表光滑，没有凸起的避雷针，整个建筑的钢结构本身就具备避雷的功能。防雷设计巧妙地利用鸟巢巨大的金属屋面板充当接闪器，而它所有的“钢筋铁骨”则构成了一个笼式避雷网。这个巨大的笼子保护着“鸟巢”，当雷电到来时，电流顺着一根根钢筋和一块块钢板连成的“高速公路”，分散并迅速导入地下，避免对建筑本身造成破坏。中间的露天部分安装了架空金属导线，从而起到了避雷带的作用。

悬挂在北京奥林匹克塔的奥运五环标识，宛如城市的地标。由于五环标识本身就是金属材质，又位于建筑物的最高处，本身就发挥了避雷针的作用。五环标识吸引雷电后，通过导电良好的金属结构，将雷电引导至地面，从而保护建筑物免受直接雷击的破坏。

雄伟的万里长城又是如何避雷的呢？据了解，除了在雷电易发区的长城敌台（烽火台）上安装避雷针外，近年来，文物保护部门还使用了与本体及两侧景观一致的避雷仿真树，这些仿真树仿照松树的外观做成，既美观又实用。“避雷仿真树数量、间距、高度，都会经过严格测算。树的高度会比长城要高，但不会太密。”李京校介绍。

在雷电灾害频繁发生的拉萨，布达拉宫遭受雷击的记录少之又少。这缘于其大殿顶部采用导电性能良好的金属，金顶之下使用栓接和铆接相互连接。另外，布达拉宫整体以石木结构为主，墙体由白玛草混合当地泥土堆砌而成，干燥绝缘，既坚固又防火。

位于北京颐和园内的佛香阁则“自带”避雷装置，阁顶装有铜制的椭圆形球状体，实际起到了避雷针的作用，如今被改造成现代避雷装置，其和防雷引下线、接地装置良好连接，继续保护着这座古建筑。

现代建筑在防雷技术上也不断创新，我国台湾的台北101大楼的防雷系统复杂高效，整个大楼由钢铁结构支撑，顶部装有避雷针，地基中的接地网进一步确保了雷电的安全泄放。放眼全球，迪拜哈利法塔作为目前世界上最高的建筑，塔顶安装的大量避雷针以及雷电监控设备形成了密集的防雷网络，能够实时监测雷电活动。以独特的船型设计和空中花园而闻名的新加坡滨海湾金沙酒店，在空中花园的每个角落安装了避雷针，地基和地下结构中设有完备的接地系统，便于更好泄放雷电流。

古今建筑防雷的巧妙之处不仅在于其技术手段的进步，更在于对美观与实用的完美融合。在电子化时代，建筑物防雷不仅是保护建筑本身，更是保障建筑内人员和设备安全的重要措施。如今可以看到，雷电防护已逐渐成为一门艺术，在这些建筑中展现其独特的魅力。（王婉）