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《那些古怪又让人忧心的问题》汇聚闪电 ALL THE LIGHTNING

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Q.如果某一天全世界发生的所有闪电都同时出现在一个地方,那么那个地方会变成什么样?

——特雷弗·琼斯


A.人们常说闪电不会两次击中同一个地方。

“人们”错了。从进化角度来说,这种说法能够流传下来有些不可思议,因为相信这个说法的人应该会在进化的过程中慢慢被剔除出人类大家庭。

这就是进化的淘汰法,对吧?

人们一直在找寻方法从闪电中获取电能。乍一看这个想法有板有眼,毕竟闪电就是电嘛,1而且在闪电中确实有大量的能量。不过问题在于如何诱导闪电击中你指定的地点。2

普通的雷击携带的能量够一间民宅用上两天左右,这意味着即使是像帝国大厦这样每年被闪电击中大约100次的地方,雷击产生的电力甚至不够照明用电。

就算是在像佛罗里达和刚果东部这种闪电频繁的地区,地面接收太阳照射带来的能量也要比雷击带来的能量多上100万倍。通过雷击发电有点像靠龙卷风驱动的风力牧场:完全不切实际嘛。3

特雷弗的闪电

在特雷弗设想的场景中,全世界所有的闪电都集中到了一个地方,这么看起来靠雷击发电的想法一下子就变得很有吸引力了哎!

之前说到闪电“都发生在一个地方”,那么我们不妨假设所有的雷击都紧紧地并排排列。一次雷击的主闪电通道——携带电流的那一部分——的直径约为1厘米。我们假想中的闪电束包含了约100万个独立的闪电,这意味闪电束的直径约有6米。

每个科学作家都总是喜欢把所有东西和扔在广岛上空的原子弹相比较,4那么我们也拿原子弹来作为参照物:我们的闪电束将会向空气和地面注入差不多相当于两颗原子弹爆炸产生的能量。

更直观地来说,产生的电力足以驱动一台游戏主机加等离子电视运行几百万年,或者支撑全美的电力消耗——5分钟。

闪电本身的宽度不会大于篮球场中圈的宽度,但由此产生的大坑将和整个篮球场不相上下。

在闪电束中,空气被电离成具有极高能量的等离子体,闪电产生的光和热会瞬间引燃几千米范围内的地面,产生的冲击波会将附近地区夷为平地。总的来说,把它和原子弹相比并不牵强。

我们能保护自己吗?

避雷针

避雷针的工作原理一直有争议,一些人声称避雷针其实是通过主动将地面中的电荷释放到空气中去,降低云层与地面之间的电势差,从而降低闪电发生的几率来避开雷击。美国消防协会目前并不认可这种说法。

我不清楚美国消防协会对特雷弗设想的巨大闪电柱作何评论,但光靠避雷针是保护不了你的。一根直径1米的铜电缆理论上能够承受住闪电产生的瞬时电涌而不会熔毁,但当闪电沿着铜棒来到底端时,由于地面的导电性能不像铜棒那么好,熔融岩石产生的爆炸还是会将你家夷平。5

卡塔通博闪电

把全世界的闪电都集中到一个地方显然是件不可能的事,那如果只是把一个区域的闪电集中到一起呢?

地球上没有一个地方持续有闪电发生,但委内瑞拉有一个地方闪电极为频繁。马拉开波湖西南角附近有着一种奇怪的现象:永不停息的夜间雷暴。有两处地方几乎每晚都有雷暴形成,一处是湖的上方,另一处是朝西方向的地面上空。这些雷暴每2秒钟就能产生一道闪电,使得马拉开波湖成了世界闪电之都。

如果有人设法把一个晚上的卡塔通博雷暴产生的闪电通过一根避雷针传导下来,并用它来给一个巨大的电容充电,储存的能量足够让游戏主机加等离子电视工作将近一个世纪。6

当然了,如果你真的这么干,那个古老的说法可能需要再修正一下了。

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1.来源:我三年级的时候在阿萨旺普塞特小学穿成本·富兰克林的样子给同班同学进行的一个演示。

2.而且我听说闪电从不两次击中同一个地方。

3.万一你对此感兴趣的话,我确实计算过用经过的龙卷风驱动风力发电机的可能性,得到的结果是它比从闪电中收集电能还不靠谱。龙卷风走廊核心地区平均一个地方每4000年才会有龙卷风经过,即使你设法收集到了台风的所有能量,从长期来说发出的平均电力还不到1瓦。不管你信不信,类似的想法真的有人尝试过。一家叫作AVEtec的公司曾经提出过建造“涡旋引擎”的设想,这种引擎会产生人造龙卷风,并用它们来发电。

4.尼亚加拉大瀑布的总输出功率相当于每8个小时引爆一枚投在广岛的原子弹!投在长崎的原子弹的爆炸能量相当于1.3个广岛原子弹!作为比较,大平原上的微风携带的动能也相当于1个广岛原子弹。

5.反正你家也已经着火了,因为空中的等离子体放出了大量的热辐射。

6.由于马拉开波湖西南岸没有移动数据网络覆盖,所以你需要购买卫星运营商的网络服务,这通常意味着延时会高达几百毫秒。