闪电怎样为人类所用
文章出处：《大众科技报》   发布时间：2005-04-05  


　　俄罗斯萨罗夫核能中心全俄实验物理科学研究所，最近推出一项利用人工闪电帮助蔬菜种植的新技术。该研究所下属的一家农业实体，利用这项新技术收获的第一批黄瓜、西红柿和青菜等蔬菜的产量均是过去的两倍。据介绍，他们在温室大棚内装配了特制的电力设备，用以定时打出耀眼的电光，以此促进蔬菜生长。


　　早在１０００年前，人类社会就流传着许多有关闪电的故事。尽管有多种阐述，但由于闪电的神秘感，使它成为在很长时间里无法解释的自然现象。


　　闪电是一种电流形式


　　闪电是一种电流形式。当冷空气与暖湿空气汇合时，暖空气迅速上升形成雨云。在出现暴风雨时，雨滴与冰晶相互碰撞、摩擦，产生强大的空气流，使云中静电荷增加。


　　云中的正电荷集中在云的上部，而负电荷集中在云的下部。当云底部的负电荷达到一定程度时，就会释放出电，通过空气传到另一端。这种能量的释放可以从云传送到地面，或在云间传送。闪电还会加热空气，使空气迅速膨胀并发出声响，这就形成了雷。


　　闪电造化肥


　　随着科学技术的迅速发展，闪电这一自然现象已基本被人们了解。但是人类怎样利用闪电？


　　很早就有人做过利用闪电制造化肥，肥沃土地的实验。氮和氧是空气的主要成分。氮是一种惰性气体，在常温下，不易与氧化合，但是当温度很高时，氮和氧就能化合成二氧化氮。


　　自然界的闪电火花有几公里长，温度很高，能够使氮和氧化合生成二氧化氮。闪电时生成的二氧化氮溶解在雨水中变成浓度很低的硝酸。硝酸落入土壤中，马上与其他物质化合，变成硝石，硝石是很好的化肥。有人计算过每年每平方公里的土地上有１００～ｌ０００克通过闪电形成的化肥进入土壤，这对农作物有一定好处。


　　闪电造臭氧


　　美国科学家惊异地发现，闪电可大大提高局部臭氧和其他气体的含量，这些气体会对离地面３～８英里地表自由对流层内大气的化学成分产生影响。在这一层次的大气中，闪电产生的臭氧和氧化氮超过了人类活动所产生的数量。


　　在美国，矿物燃料燃烧是产生氧化氮的主要原因，而正是氧化氮导致了近地臭氧的形成。然而在夏季，地表自由对流层的闪电活动使氧化氮增加了９０％，臭氧增加了３０％。


　　美国每年大约发生７７００万次闪电。在闪电前后进行的测量证实了大气层中氧化氮的产生。目前，闪电产生的氧化氮占美国全年生成氧化氮的５％，而在闪电集中的７月份可占到１４％。科学家指出，闪电对大气化学成分有重大影响。尽管最大的氧化氮来源是矿物燃料的燃烧，但闪电对局部（地表自由对流层）的大气化学成分仍起主要影响作用。


　　用人造闪电处理垃圾


　　美国马萨诸塞理工学院等离子物理实验室的科研人员宣布，他们利用人造闪电释放出的巨大热能将垃圾熔化，待冷却后，有害废物可转化为无毒害的巨大玻璃块。


　　该实验室设计了一种独特的充氮炉，人造闪电电弧贯于炉膛内。通电之后，电弧产生人造闪电，把炉膛温度骤升至１万摄氏度左右，并形成一个过热等离子体。在这样的环境中，一般垃圾会被迅速熔化或汽化，其中的剧毒化学品被中和，溶剂等有毒化学废物被高温分离，原子重新结合成结构较单一、毒性较容易处理的分子。


　　这种垃圾焚化炉的废物处理效率明显高于传统产品。经测定，其处理过程中产生的废气仅为传统焚化炉的１／１０。加之这一过程在充氮缺氧的炉膛内进行，更排除了产生有毒化学物质的可能性。充氮炉的等离子体环境将各种废物变为中性的熔岩状玻璃，它是修建公路、制作铁路路基的理想材料。


　　避开闪电危害


　　自古以来，闪电灾害一直存在，据有关研究统计，世界上平均每秒就有１００次闪电。每个闪电的平均强度可高达１０亿伏，其能量之大，产生的危害也可想而知。它是造成森林火灾的主要原因，同时也可能造成人和动物死亡。


　　因此在雷雨天应该尽量避开空旷地区，更不要在大树底下避雨，最好在建筑物内避雨；如果在游泳，那么在出现暴风雨临近的最初迹象时就应离开水；雷雨天气应拔掉电源插头，关掉所有电器，不要使用电话；在雷雨中行走时绝对不能带金属棍，包括有金属棍的雨伞；当感到头发或汗毛开始竖起来时，说明闪电就会发生在你附近，应迅速离开那个地方，如果不能及时赶到安全的地方，就应趴下，尽量贴近地面。