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近日,挪威哈当厄高原国家公园的一名猎场看守人发现了包括70头年轻驯鹿在内的323头野生驯鹿的尸体。这些驯鹿的尸体集中在一片区域上,死亡时仍大睁着双眼。挪威环境管理部门的负责人克努特森表示,这一现象十分不寻常。他们从未见过此类事情如此大规模地发生。究竟是什么有如此大的威力,一下杀死了这么多的驯鹿呢?据英国《每日邮报》报道,挪威官方认为这些动物死于强雷雨伴随的雷击。一道闪电竟能让强壮的驯鹿集体暴毙,难道是雷神之击吗?
为啥雷电能让驯鹿集体暴毙?
雷电又称闪电,是一种常见的自然放电现象,自然界中的雷电分为很多种类型,与我们生活紧密相关的是雷暴云和地面之间的雷电,称为云—地闪(简称地闪)。地闪的发生是大量电荷在云和地面之间的转移,我们肉眼看到的地闪通道是电荷击穿空气所致。
中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室副主任吕伟涛解释说,绝大多数地闪由云内起始,闪电通道通常以阶梯的形式向地面发展(称为下行梯级先导),在距地面一定距离后,地面上的凸起物如树木、杆塔、建筑物等的尖端上,会产生一个电场,形成一个上行通道(称为上行连接先导),当下行和上行的通道连通后就会产生强烈的放电,这就是物体被雷劈中的过程。“当雷暴云拥有足够的电荷时,还可能会产生多次放电,这些电流脉冲可能会沿着同样的通道、同样的雷击位置,也可能会开辟新的通道,击中不同的物体。”
哈当厄高原国家公园是挪威最大的野生驯鹿栖息地,驯鹿每年都会在这里迁徙。它们很容易受惊,常常在天气恶劣的时候成群移动。相关专家推测,之所以一道闪电会劈死这么多驯鹿,是因为它们在强暴雨天气中可能会因害怕而更加靠近彼此所致。
“雷电通道本身很细,不可能同时击中这么多驯鹿,但雷电击中地面物体后,由于大地是导体,雷电流会泄入大地并在土壤中散流开。”吕伟涛说,如果有人正好站立或行走在落雷点附近,由于人的两脚离落雷点的距离不等,电流通过不同距离土壤的电阻不等,根据欧姆定律,人的两脚就会形成电压差即“跨步电压”,于是电流就会通过人的两腿和躯干下部,人就会被电击伤。与两足站立的人类不同,对于驯鹿、牛、羊、猪等四肢着地的动物来讲,由于前后肢的间距较大,因此跨步电压也较高。经过动物身体的电流往往会令其心脏不规则抽动、血液循环中断和呼吸停止,进而导致死亡。
“一个雷劈死一大片动物的情况只发生在动物聚集的地方,如野外生存的驯鹿、家畜养殖场等。”吕伟涛直言,虽然一个雷劈死一大片动物的情况比例很低,但因产生的影响较大所以常会见诸报端。根据吉尼斯世界纪录的书籍记载,此前最致命的、与牲畜有关的雷击出现在2005年,当时澳大利亚有68头牛被雷电杀死。
被雷劈是不是一定会死?
雷电具有强大的电流、炙热的高温、强烈的冲击波以及强烈的电磁辐射,因此会在瞬间产生巨大的破坏作用,毁坏建筑物和设备,造成供配电系统、通讯系统、计算机信息系统中断,引起森林火灾,石化、燃气、仓储等场所燃烧甚至爆炸,并危害人民生命财产安全。
那么,雷电产生的能量到底会有多大?“一次普通的地闪释放的能量大约为109—1010焦耳。”吕伟涛说,打个比方,我们日常生活中5个100瓦的灯泡点一个月,消耗的能量大约为1.3×109焦耳,即360度电量。“所以一次雷电的能量可能没有想象中那么大。但由于一次雷电的持续时间通常不超过1秒,其能量的释放又主要集中在非常短的时间内,因而其瞬时功率非常高。”
既然雷电瞬间能量巨大,那么被雷击中是不是死定了?吕伟涛说,雷击到人体身上有4种形式:直接雷击、接触电压、旁侧闪络和跨步电压。如果人体是直接被雷击中的,身体会通过几乎全部的雷电流。如果人体位于被雷击的物体附近,则可能发生下述3种情况之一:当人正巧和被雷击的物体相接触时,将受到接触电压;如果人距离被雷击物体很近,一部分雷电流可能击穿人与该物体间的空气间隙后,再通过人体对地泄放,这种情况下人体会受到旁侧闪络;最后,如果人离被雷击物体较远而不致发生旁侧闪络时,在落雷点的附近可能产生跨步电压。
吕伟涛称,人们不常因跨步电压而丧生,这是因为雷电流流过心脏和神经系统等重要部位的几率小。心脏骤停被认为是雷击受害者立即死亡的唯一原因。“但如果遭受雷击后能及时采取心肺复苏,也有很大可能不会死亡。”
空中飞行被雷劈几率会更大吗?
在人们为这几百头驯鹿感到惋惜的同时,有人脑洞大开,想到在地上都如此危险,那么,那几只为圣诞老人驾车的驯鹿飞翔在天空,遇到雷电岂不是更不安全。
吕伟涛说:“空中飞行的物体通常不易被雷电击中,尤其是很小的物体,被雷击中的概率非常低。”空中飞行的小物体,除非恰好与闪电通道发展的途径很接近,才有可能被击中,因为小的悬空物体上不易产生上行先导放电通道。而对于比较大的悬空物体,比如飞机,在其机身上相对来说易形成上行先导放电通道而易遭遇雷击。研究表明,大多数(90%)击中飞机的雷电都是由飞机触发的,剩下的10%是云中自然起始的雷电最终击中了飞机。
“但飞机遭遇雷击大多不会导致灾难性的后果。”吕伟涛解释说,目前商用飞机外壳为金属材料,具有良好的屏蔽效果,雷电电流大多会沿着飞机表面流动,飞机内部的人员和设备相对比较安全。“但这不代表飞机遭遇雷击没有任何损伤,飞机并不是一个理想的完全屏蔽的法拉第笼(由金属或者良导体形成的笼子,主要用于演示等电势、静电屏蔽和高压带电作业原理的一种设备),由于其上面有很多开孔,部分区域是非金属的,如飞机前部的雷达罩,还有一些天线是外露在机体外的,因此雷电产生的强烈的电磁辐射仍然可能对飞机造成严重损害。吕伟涛说,即使对于铝制的飞机外壳,强烈的雷电流也可能导致雷击位置的金属熔化。
虽然飞机无法避免雷击的侵袭,但可采取一些措施以确保飞机在雷击后的安全性。例如在复合材料结构中加入避雷条;将飞机设计成具有良好的导通性(低电阻值)结构;对于最为关键的设备采取高等级的雷电保护等。另外,雷电的威力相当之大,再好的防护措施都有可能出现问题,根据天气预警信息预先了解雷电区域,提前绕行才能确保飞机安全。
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那些雷击引发的怪异事件
1963年10月3日,英国伦敦雷雨交加。突然,一个球状闪电,落入一户居民家中。它进入房间时烧焦了窗框,最后跑到一个装满4加仑水的桶中,水被加热沸腾了几分钟。
1962年9月美国衣阿华州遭受一场雷雨袭击。在该州的一户人家里,餐桌上放着的一叠12个盘子,每隔一个被雷击碎一个。然而,盘子仍是叠放着,整体没有被击垮,看上去就像是在大气的强烈电场条件下,12个盘子组成了一个电容器。对这种怪现象,至今无人能做出令人信服的科学解释。
在1942年到1977年,美国公园管理员罗伊·沙利文,在7个不同的地方被闪电击中,居然幸存了下来。罗伊·沙利文被吉尼斯世界纪录收录,其中对他的描述是:人类有记录以来,被闪电击中最多次数的人。他因此得到了两个绰号“闪电避雷针”和“人类闪电导体”。