雷电

雷击及雷电
雷击及雷电
  雷电是伴有闪电和雷鸣的一种雄伟壮观而又有点令人生畏的大气放电现象。    

雷电的产生

  雷电是由云和云之间的摩擦而产生的,我们先是看到光,然后听到声。其实闪电和雷声是同时发生的,只是由于它们在大气中传播的速度有很大差异,光速要比声速快的多,因此,总是会先看到闪电后再听到雷声。
汽车尾气助于电闪雷鸣发生
汽车尾气排放助于电闪雷鸣发生
  雷电是一种常见的大气放电现象。在夏天的午后或傍晚,地面的热空气携带大量的水汽不断地上升到高空,形成大范围的积雨云,积雨云的不同部位聚集着大量的正电荷或负电荷,形成雷雨云,而地面因受到近地面雷雨云的电荷感应,也会带上与云底相反符号的电荷。当云层里的电荷越积越多,达到一定强度时,就会把空气击穿,打开一条狭窄的通道强行放电。云层放电时,由于云中的电流很强,通道上的空气瞬间被烧得灼热,温度高达6000—20000℃,所以发出耀眼的强光,这就是我们常见的闪电现象。  闪电的平均电流是3万安培,最大电流可达30万安培。闪电的电压很高,约为1亿至10亿伏特。一个中等强度雷暴的功率可达一千万瓦,相当于一座小型核电站的输出功率。在放电过程中,由于闪道中温度骤增,使空气体积急剧膨胀,从而产生冲击波,这种强烈的冲击波活动导致了强烈的雷鸣。  

雷电的特点

·雷电的主要特点

  冲击电流大:其电流高达几万-几十万安培。   时间短:一般雷击分为三个阶段,即先导放电、主放电、余光放电。整个过程一般不会超过60微秒。   雷电流变化梯度大: 雷电流变化梯度大,有的可达10千安/微秒。   冲击电压高: 强大的电流产生的交变磁场,其感应电压可高达上亿伏。   

·雷灾新特点

  当人类社会进入电子信息时代后,雷灾出现的特点与以往有极大的不同,可以概括为:  (1)受灾面大大扩大,从电力、建筑这两个传统领域扩展到几乎所有行业,特点是与高新技术关系最密切的领域,如航天航空、国防、邮电通信、计算机、电子工业、石油化工、金融证券等  (2)从二维空间入侵变为三维空间入侵。从闪电直击和过电压波沿线传输变为空间闪电的脉冲电磁场从三维空间入侵到任何角落,无空不入地造成灾害,因而防雷工程已从防直击雷、感应雷进入防雷电电磁脉冲(LEMP)。前面是指雷电的受灾行业面扩大了,这儿指雷电灾害的空间范围扩大了。例如二000年七月二十五日14点40分左右,一次闪电造成漕宝路桂菁路附近二家单位同时受到雷灾,而不是以往的一次闪电只是一个建筑物受损。  (3)雷灾的经济损失和危害程度大大增加了,它袭击的对象本身的直接经济损失有时并不太大,而由此产生的间接经济损失和影响就难以估计。例如一九九九年八月二十七日凌晨2点,某寻呼台遭受雷击,导致该台中断寻呼数小时,其直接损失是有限的,但间接损失将大大超过直接损失。  (4)产生上述特点的根本原因,也就是关键性的特点是雷灾的主要对象已集中在微电子器件设备上。雷电的本身并没有变,而是科学技术的发展,使得人类社会的生产生活状况变了。微电子技术的应用渗透到各种生产和生活领域,微电子器件极端灵敏这一特点很容易受到无孔不入的 LEMP的作用,造成微电子设备的失控或者损坏。     为此,当今时代的防雷工作的重要性、迫切性、复杂性大大增加了,雷电的防御已从直击雷防护到系统防护,我们必须站到历史时代的新高度来认识和研究现代防雷技术,提高人类对雷灾防御的综合能力。   

闪电的类型

  枝状闪电:曲折开叉的普通闪电。    带状闪电:枝状闪电的通道如被风吹向两边,以致看来有几条平行闪电时,则称为带状闪电。    叉状闪电:闪电的两枝如果看来同时到达地面,则称为叉状闪电。 
闪电雷鸣
闪电雷鸣
   片状闪电:闪电在云中阴阳电荷之间闪烁,而使全地区的天空一片光亮时,那便称为片状闪电。    云间闪电;未达到地面的闪电,也就是同一云层之中或两个云层之间的闪电,称为云间闪电。    “晴天霹雳”:有时候这横行的闪电会行走一段距离,在风暴的许多公里外降落地面,这就叫做“晴天霹雳”。    “圣艾尔摩之火”:闪电的电力作用有时会在又高又尖的物体周围形成一道光环似的红光。通常在暴风雨中的海上,船只的桅杆周围可以看见一道火红的光,人们便借用海员守护神的名字,把这种闪电称为“圣艾尔摩之火”。    超级闪电:指的是那些威力比普通闪电大100多倍的稀有闪电。普通闪电产生的电力约为10亿瓦特,而超级闪电产生的电力则至少有1000亿瓦特,甚至可能达到万亿至100000亿瓦特。纽芬兰的钟岛在1978年显然曾受到一次超级闪电的袭击,连13公里以外的房屋也被震得格格响,整个乡村的门窗都喷出蓝色火焰。  

雷电知识介绍

 

·云层到地面包含的雷击

  每个从云层到地面的闪电实际上包含了在60毫秒间隔内发生的3到5次独立的雷击,第一次雷击的峰值电流大约为2万安培,后续雷击的峰值电流减半。最后一次雷击之后,可能会有大约150安培的连续电流,持续时间达100毫秒。
2008年9月23日凌晨至当日中午12时,四川省共发生雷电26051次。
2008年9月23日凌晨至当日中午12时,四川省共发生雷电26051次。
  

·雷电次数

  雷电次数:当雷暴进行时,隆隆的雷声持续不断,若其间雷声的时间间隔小于15分钟时,不论雷声断续传播的时间有多长,均算作是一次雷暴;若其间雷声的停息时间在15分钟以上时,就把前后分作是两次雷暴。    

·雷电发生的频率

  在任何给定时刻,世界上都有1800场雷雨正在发生,每秒大约有100次雷击。在美国,雷电每年会造成大约150人死亡和250人受伤。全世界每年有 4000多人惨遭雷击。在雷电发生频率呈现平均水平的平坦地形上,每座300英尺高的建筑物平均每年会被击中一次。每座1200英尺的建筑物,比如广播或者电视塔,每年会被击中20次,每次雷击通常会产生6亿伏的高压。    

·雷电小时

  雷电小时:就是说在该天文小时内发生过雷暴,更通俗些说是在这个时间里曾听到过雷声而不论雷暴持续时间的长短如何。某一地区的"年雷电小时数"也就是说该地区一年中有多少个天文小时发生过雷暴,而不管在某一小时内雷暴是足足继续了一小时之久,还是只延续了数分钟。    

·雷暴日数

  雷暴日数:也叫做雷电日数。这是我们所最熟悉的。只要在这一天内曾经发生过雷暴,听到过雷声,而不论雷暴延续了多长时间,都算作一个雷电日。"年雷电日数"等于全年雷电日数的总和。  

·雷暴月数

  雷暴月数:叫做雷电月数,即指在这一个月内曾发生过雷暴。"年雷暴月数"也就是指一年中有多少个月发生过雷暴。  

·雷电活动及雷暴日

  雷电活动从季节来讲以夏季最活跃,冬季最少,从地区分布来讲是赤道附近最活跃,随纬度升高而减少,极地最少。    评价某一地区雷电活动的强弱,通常使用 “雷暴日” ,即以一年当中该地区有多少天发生耳朵能听到雷鸣来表示该地区的雷电活动强弱,雷电日的天数越多,表示该地区雷电活动越强,反之则越弱。中国平均雷暴日的分布,大致可以划分为四个区域,西北地区一般15日以下;长江以北大部分地区(包括东北)平均雷暴日在15~40日之间;长江以南地区平均雷暴日达40日以上;北纬23°以南地区平均雷暴日达80日。广东的雷州半岛地区及海南省,是中国雷电活动最剧烈的地区,年平均雷暴日高达120--130日。总的来说,中国是雷电活动很强的国家。  

雷电的危害:

  雷电危害可分成直击雷、感应雷和雷电波侵入三种。目前,直击雷造成的灾害已明显减少,而随着城市经济的发展,感应雷和雷电波侵入造成的危害却大大增加。一般建筑物上的避雷针只能预防直击雷,而强大的电磁场产生的感应雷和脉冲电压却能潜入室内危及电视、电话及联网微机等弱电设备。雷电的几种破坏途径:  

·直击雷破坏

  当雷电直接击在建筑物上,强大的雷电流使建(构)筑物水份受热汽化膨胀, 从而产生很大的机械力,导致建筑物燃烧或爆炸。另外,当雷电击中接闪器,电流沿引下线向大地泻放时,这时对地电位升高,有可能向临近的物体跳击,称为雷电 “反击”,从而造成火灾或人身伤亡。  

·感应雷破坏

  感应雷破坏也称为二次破坏。它分为静电感应雷和电磁感应雷两种。由于雷电流变化梯度很大,会产生强大的交变磁场,使得周围的金属构件产生感应电流,这种电流可能向周围物体放电,如附近有可燃物就会引发火灾和爆炸,而感应到正在联机的导线上就会对设备产生强烈的破坏性。  1、静电感应雷  带有大量负电荷的雷云所产生的电场将会在金属导线上感应出被电场束缚的正电荷。当雷云对地放电或云间放电时,云层中的负电荷在一瞬间消失了(严格说是大大减弱了),那么在线路上感应出的这些被束缚的正电荷也就在一瞬间失去了束缚,在电势能的作用下,这些正电荷将沿着线路产生大电流冲击。  易燃易爆场所、计算机及其场地的防静电问题,应特别重视。  2、电磁感应雷  雷击发生在供电线路附近,或击在避雷针上会产生强大的交变电磁场,此交变电磁场的能量将感应于线路并最终作用到设备上。由于避雷针的存在,建筑物上落雷机会反倒增加,内部设备遭感应雷危害的机会和程度一般来说是增加了,对用电设备造成极大危害。因此,避雷针引下线通体要有良好的导电性,接地体一定要处于低阻抗状态。  3、雷电波引入的破坏  当雷电接近架空管线时,高压冲击波会沿架空管线侵入室内,造成高电流引入,这样可能引起设备损坏或人身伤亡事故。如果附近有可燃物,容易酿成火灾。   

·雷电对人体的伤害

  雷电对人体的伤害,有电流的直接作用和超压或动力作用,以及高温作用。    当人遭受雷电击的一瞬间,电流迅速通过人体,重者可导致心跳、呼吸停止,脑组织缺氧而死亡。另外,雷击时产生的是火花,也会造成不同程度的皮肤烧灼伤。    雷电击伤,亦可使人体出现树枝状雷击纹,表皮剥脱,皮内出血,也能造成耳鼓膜或内脏破裂等。    造成雷电击事频繁发生的原因,除了不可抵御的自然现象外,人们的防雷知识缺乏、防雷意识淡薄是主要原因。有的人认为避雷针是万能的灵丹妙药,有了它就会任凭电闪雷鸣而安然无恙,有的单位舍不得花这笔钱来搞防雷工程,有的单位即使安装了避雷设施,但安置不规范或长期得不到维护、保养,成了引雷入室的祸根;雷雨期间,野外作业及行走不能及时地离开所处环境的最高点;有人甚至跑到大树下、屋檐下躲雨,室内人员甚至打开门窗观赏雨景或收看电视、打电话,对家用电器电源插头不及时拨掉,从而导致雷电击伤亡悲剧频发。

·雷电预警信号

  雷电预警信号分三级,分别以黄色、橙色、红色表示。
雷电黄色预警信号
雷电黄色预警信号
  黄色:6小时内可能发生雷电活动,可能会造成雷电灾害事故。  防御指南:      1、政府及相关部门按照职责做好防雷工作;  2、密切关注天气,尽量避免户外活动。  橙色:2小时内发生雷电活动的可能性很大,或者已经受雷电活动影响,且可能持续,出现雷电灾害事故的可能性比较大。
雷电橙色预警信号
雷电橙色预警信号
  防御指南:      1、政府及相关部门按照职责落实防雷应急措施;  2、人员应当留在室内,并关好门窗;  3、户外人员应当躲入有防雷设施的建筑物或者汽车内;  4、切断危险电源,不要在树下、电杆下、塔吊下避雨;  5、在空旷场地不要打伞,不要把农具、羽毛球拍、高尔夫球杆等扛在肩上。  红色:2小时内发生雷电活动的可能性非常大,或者已经有强烈的雷电活动发生,且可能持续,出现雷电灾害事故的可能性非常大。
雷电红色预警信号
雷电红色预警信号
  防御指南:      1、政府及相关部门按照职责做好防雷应急抢险工作;  2、人员应当尽量躲入有防雷设施的建筑物或者汽车内,并关好门窗;  3、切勿接触天线、水管、铁丝网、金属门窗、建筑物外墙,远离电线等带电设备和其他类似金属装置;  4、尽量不要使用无防雷装置或者防雷装置不完备的电视、电话等电器;  5、密切注意雷电预警信息的发布。    

易发生雷击的地方

  雷电发生时产生的雷电流是主要的破坏源,其危害有直接雷击、感应雷击和由架空线引导的侵入雷。如各种照明、电讯等设施使用的架空线都可能把雷电引入室内,所以应严加防范。    易发生雷击的地方:  
2008年7月1日,美国马萨诸塞州,遭遇雷击的美国国旗。
2008年7月1日,美国马萨诸塞州,遭遇雷击的美国国旗。
  1.缺少避雷设备或避雷设备不合格的高大建筑物、储罐等;    2.没有良好接地的金属屋顶;    3.潮湿或空旷地区的建筑物、树本等;    4.由于烟气的导电性,烟囱特别易遭雷击;    5.建筑物上有无线电而又没有避雷器和没有良好接地的地方。    

预防雷电的方法

  1.建筑物上装设避雷装置。即利用避雷装置将雷电流引入大地而消失。    2.在雷雨时,人不要靠近高压变电室、高压电线和孤立的高楼、烟囱、电杆、大树、旗杆等,更不要站在空旷的高地上或在大树下躲雨。    3.不能用有金属立柱的雨伞。在郊区或露天操作时,不要使用金属工具,如铁撬棒等。    4.不要穿潮湿的衣服靠近或站在露天金属商品的货垛上。    5.雷雨天气时在高山顶上不要开手机,更不要打手机。    6.雷雨天不要触摸和接近避雷装置的接地导线。    7.雷雨天,在户内应离开照明线、电话线、电视线等线路,以防雷电侵人被其伤害。    8.在打雷下雨时,严禁在山顶或者高丘地带停留,更要切忌继续蹬往高处观赏雨景,不能在大树下、电线杆附近躲避,也不要行走或站立在空旷的田野里,应尽快躲在低洼处,或尽可能找房层或干燥的洞穴躲避。    9.雷雨天气时,不要用金属柄雨伞,摘下金属架眼镜、手表、裤带,若是骑车旅游要尽快离开自行车,亦应远离其它金属制物体,以免产生导电而被雷电击中。    10.在雷雨天气,不要去江、河、湖边游泳、划船、垂钓等。    11.在电闪雷鸣、风雨交加之时,若旅游者在旅店休息,应立即关掉室内的电视机、收录机、音响、空调机等电器,以避免产生导电。打雷时,在房间的正中央较为安全,切忌停留在电灯正下面,忌依靠在柱子、墙壁边、门窗边,以避免在打雷时产生感应电而致意外。

·雷电天气防雷:室外防雷措施

  具体地讲,如果雷电发生时,人在户外,就应尽快躲到有遮蔽的安全地方,远离建筑物外露的水管、煤气管等金属物体及电力设施。如果衣服被淋湿,不要靠近潮湿的墙壁、金属支杆,在户外空旷处不宜进入孤立的棚屋、岗亭等。千万不要站在大树、高塔、广告牌下躲雨,如万不得已,则须与树干等保持3米距离,下蹲并双腿靠拢。同时,尽量避免在空旷地带躲避雷雨,实在没有办法,应尽量降低身体凸出地面的高度。也不要几个人拥挤成堆,人与人不要相互接触,以防电流互相传导。雷雨天气一定不要骑自行车、摩托车或开拖拉机,不要把锄头等带金属的东西扛在肩上,女士最好拿下头上佩带的金属发夹等物件。雷雨天气不宜进行户外球类运动,不宜在水面和水边停留,不宜在河边洗衣服、钓鱼、游泳、玩耍。  

·雷电天气防雷:室内防雷措施

  如果雷电发生时,人在房内,就要注意关好门窗,避免因室内湿度大引起导电效应而发生雷击灾害。尽量拔掉电器设备的电源、电话线、有线电视线、网络线等进出室内的金属线缆,不要使用固定电话和移动电话。不要触摸金属水管以及与屋顶相连的上下水管以及不要使用太阳能热水器淋浴。不要出去收晾晒在铁丝上的衣物,晾衣用的铁丝不要拉进室内。如果是躲避在车内时,应关好车门。  

触电与雷击急救措施

  电闪雷鸣时,人在树下或建筑物下容易遭雷击。雷击和触电都可当即致死,轻则致伤。超过65伏的交流电压就会伤害人体,而高压电线落地,周围10米方圆内都会使人触电。闪电的电压可达1亿伏,击中人体,可使人立即碳化焦黑。    对于触电者的急救应分秒必争。发生呼吸、心跳停止的病人,病情都非常危重,这时应一面进行抢救,一面紧急联系,就近送病人去医院进一步治疗;在转送病人去医院途中,抢救工作不能中断。 

·被电击后急救方法

  1.关掉电闸,切断电源,然后施救。无法关断电源时,可以用木棒、竹杆等将电线挑离触电者身体。如挑不开电线或其他致触电的带电电器,应用干的绳子套住触电者拖离,使其脱离电流。救援者最好戴上橡皮手套,穿橡胶运动鞋等。切忌用手去拉触电者,不能因救人心切而忘了自身安全。    2.若伤者神志清醒,呼吸心跳均自主,应让伤者就地平卧,严密观察,暂时不要站立或走动,防止继发休克或心衰。    3.伤者丧失意识时要立即叫救护车,并尝试唤醒伤者。呼吸停止,心搏存在者,就地平卧解松衣扣,通畅气道,立即口对口人工呼吸。心搏停止,呼吸存在者,应立即作胸外心脏按压。    4.若发现其心跳呼吸已经停止,应立即进行口对口人工呼吸和胸外心脏按摩等复苏措施(少数已证实被电死者除外),一般抢救时间不得少于60-90分钟。直到使触电者恢复呼吸、心跳,或确诊已无生还希望时为止。现场抢救最好能两人分别施行口对口人工呼吸及胸外心脏按压,以1:5的比例进行,即人工呼吸 1次,心脏按压5次。如现场抢救仅有1人,用15:2的比例进行胸外心脏按压和人工呼吸,即先作胸外心脏按压15次,再口对口人工呼吸2次,如此交替进行,抢救一定要坚持到底。 

·被雷击后的急救方法

  被雷击后可以采取如下办法急救:    1.伤者就地平卧,松解衣扣、腰带等。    2.立即口对口呼吸和胸外心脏挤压,坚持到病人苏醒为止。    3.手导引或针刺人中、十宣、涌泉、命门等穴。    4.送医院急救。雷雨天不要在树下避雨。雷雨天不要进棚屋。电源线不要超负荷。不要用湿手湿布擦带电灯头。    雷雨季节空气潮湿,正是触电事故的多发季节,市民应及时更换陈旧老化或破损电线,谨防挂落、漏电等意外,伤及人身安全。    

·注意事宜

  1.处理电击伤时,应注意有无其他损伤。 如触电后弹离电源 或自高空跌下,常并发颅脑外伤、血气胸、内脏破裂、四肢和骨盆骨折等。   2.现场抢救中,不要随意移动伤员,若确需移动时,抢救中断时间不应超过30秒。移动伤员或将其送医院,除应使伤员平躺在担架上并在背部垫以平硬阔木板外,应继续抢救,心跳呼吸停止者要继续人工呼吸和胸外心脏按压,在医院医务人员未接替前救治不能中止。    3.对电灼伤的伤口或创面不要用油膏或不干净的敷料包敷,而用干净的敷料包扎,或送医院后待医生处理。    4.碰到闪电打雷时,要迅速到就近的建筑物内躲避。在野外无处躲避时,要将手表、眼镜等金属物品摘掉,找低洼处伏倒躲避,千万不要在大树下躲避。不要站在高墙上、树木下、电杆旁或天线附近。  

温馨提示

·遇到雷鸣闪电应注意:

  1.如有强雷鸣闪电时您正巧在家里,建议不要冒险外出。不要使用设有外接天线的收音机和电视机,不要接打电话。    2.如在野外,应立即寻找蔽护所,以装有避雷针的、钢架的或钢盘混凝土建筑物,作为避雷场所,具有完整金属车厢的车辆也可以利用。    3.没有掩蔽所时,千万不要靠近空旷地带或山顶上的孤树,这里最易受到雷击。不要呆在开阔的水域和小船上;尽量避开高树林子的边缘,电线、旗杆的周围和干草堆、帐篷等无避雷设备的高大物体附近,不要靠近铁轨、长金属栏杆和其他庞大的金属物体,山顶、制高点等场所也不能停留。    4.雷电期间,最好不要骑马、骑自行车和摩托车;不要携带金属物体在露天行走;不要靠近避雷设备的任何部分。   5.如找不到合适的避雷场所时,应采用尽量降低重心和减少人体与地面的接触面积,可蹲下,双脚并拢,手放膝上,身向前屈,千万不要躺在地上、壕沟或土坑里,如能披上雨衣,防雷效果就更好。在野外的人群,无论是运动的还是静止的,都应拉开几米的距离,不要挤在一起,也可躲在较大的山洞里。    6.注意当您头发竖起或皮肤发生颤动时,可能要发生雷击了,要立即倒在地上。受到雷击的人可能被烧伤或严重休克,但身上并不带电,可以安全救护。    7.强雷鸣闪电时,一定不要使用手机!    

·个人防雷要注意以下几点  

  1.应该留在室内,并关好门窗;在室外工作的人应躲入建筑物内。    2.不宜使用无防雷措施或防雷措施不足的电视、音响等电器,不宜使用水龙头。    3.切勿接触天线、水管、铁丝网、金属门窗、建筑物外墙,远离电线等带电设备或其他类似金属装置。    4.减少使用电话和手提电话。    5.切勿游泳或从事其他水上运动,不宜进行室外球类运动,离开水面以及其他空旷场地,寻找地方躲避。    6.切勿站立于山顶、楼顶上或其他接近导电性高的物体。    7.切勿处理开口容器盛载的易燃物品。    8.在旷野无法躲入有防雷设施的建筑物内时,应远离树木和桅杆。    9.在空旷场地不宜打伞,不宜把羽毛球拍、高尔夫球杆等扛在肩上。    10.不宜开摩托车、骑自行车。   

·避雷针小知识

  雷雨天如何防雷击有些人认为,建筑物只要安装了避雷针和避雷带,建筑物内的人和设备便不会遭到雷击。    这种观点是错误的。  首先,避雷针有一定保护范围,当建筑物超出避雷针保护范围时,便不受避雷针的保护。  其次,避雷针的性能是否符合技术要求,如材料规格、接地阻值等,若因年久失修失去作用,不但起不到防雷效果,反而会增加雷击概率。  再者,避雷针只能保护建筑物不受雷击,而不能保护建筑物内部的人和设备免遭雷击。避雷针只能将50%的雷电能量泄放入地,其余50%的能量会通过感应作用和能量耦合,通过各种管线和设备泄放入地。   

“遭遇雷击生还次数最多”的世界纪录保持者

  美国公园护林员罗伊·C·苏利文一生中竟被雷电击中7次,而且次次大难不死。1942年,苏利文在瞭望塔上第一次被雷击中。雷电击中他的小腿,而他因此丧失了一块脚趾甲。1969年,苏利文驾车行驶在盘山公路上,第二次被雷击中。他被雷击得昏死过去,眉毛全被烧掉。1970年,他在自家庭院被雷击中左肩。    1972年,苏利文在森林哨所他的头发因雷击起火,从此他随身携带一壶水。1973年,雷电击中苏利文脑袋,将他从车里震飞并再次令其头发起火。 1974年,苏利文在野营时第6次被雷电击中,膝盖受伤。1977年,苏利文第7次也是最后一次被雷电击中,当时他在钓鱼,胸部和胃部烧伤令他住院治疗。据悉,苏利文是吉尼斯中“遭遇雷击生还次数最多”的世界纪录保持者,他的“雷电帽”现保存于纽约和南卡罗来纳的吉尼斯博物馆。苏利文于1983年去世,但不是因为雷击,而是因为自杀。