给闪电搭个梯子

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  雷电,是天气中的一种放电现象。雷雨云里有冰雹、雪花、雨滴、冰晶等等,它们在运动中发生着碰撞、摩擦、破碎、冻结等现象,这样往往使雷雨云的上部带上正电,下部带上负电。这些电荷在一定条件下越聚越多,最后使云和云之间、云和地之间发生放电。这就是雷电。
  闪电的通道只有几厘米宽,强大的电流经过这样狭窄的通道,就像滔滔江水经过很窄的河沟,那通道便被烧得灼热,温度达到几万摄氏度,放出白光。空气猛烈受热,体积迅速膨胀,产生上百个大气压力,于是形成了爆炸,发出了震耳欲聋的雷声。电当然喜欢走电阻小的“捷径”,就像人喜欢走平坦的直路一样。金属是最容易导电的,雷电当然愿意通过金属,这就是“雷公偏爱金属”的原因。常见的雷电,大多是云和云之间的放电,这时的闪电是横闪。大约有1/6的雷电是云和地之间的放电,这时的闪电是竖闪。竖闪会形成落地雷,造成对人类生命财产的危害。
  大家知道,电荷的特点是同性相斥,异性相吸。当带有大量负电荷的雷雨云压来的时候,地表面上便会聚集起正电荷来,这些电荷都向最高的地方集中:塔尖、烟囱、树木、空旷地方竖起的铁锹都要聚集很多电荷,在强大的电压作用下,电荷从尖端逸出,就会发生落地雷。
  保林寺“电火烧塔下佛面,而窗户不异也”是个真实的记录。落雷时,地面和云层之间放电,佛面上涂的是金粉,那是良导体,正是强大电流的通过,大量发热,金粉熔化了。窗木是绝缘体,没有在电流的通路上,因而保存完好“不异也”。
  至于“神火”,也是一种放电现象。
  电荷有一种爱“钻牛角尖”的脾气,无论什么导体上,电荷总是大量地集中在尖尖棱棱上,什么地方最细、最尖,它们越是往那里挤,直到那里挤满了,其余电荷才不得不在一边“排队”等候,一旦棱角上有位置空下来,它们立刻往尖端拥。
  当带电的乌云向船舶压来的时候,这一带水面上的感生电荷就会通过浪花溅湿的船舷集中到最突出的桅尖,这些电荷你挤我,我挤你,争着向上与云中的异性电荷会合。到一定程度,尖端的电荷跳出去了,下边排队的电荷又不断地拥上来,跳出去,发生了尖端放电,这就是“埃尔摩火”。
  我国古代建筑上“避邪”的龙舌,也是可以集中电荷的尖端,“龙舌吐火”就是一种尖端放电,由于电荷从龙舌沿金属线直通地下,不再从其他地方通过,雷电也就不会损坏屋宇了。因此我国古代“避邪”的龙舌、鸱尾等等,实际上都是一种利用尖端放电的避雷装置。
  富兰克林捕捉到雷电以后,立即提出了避免雷击的办法。他指出,只要在建筑物上安装一根尖的金属杆,杆的末端通过导线和大地相连接,建筑物就可以免遭雷击。避雷针就像一个梯子,闪电从容地滑下来,就不再伤害别人了。
  1760年,富兰克林在费城一座大楼上立起了一根避雷针;1762年,英国出现了第一根避雷针。
  1772年,为了保护火药仓库避免雷击,英国政府组织了一个研究对策委员会,富兰克林被任命为委员。谁知,在这个委员会里,竟有人反对尖尖的避雷针,要把避雷针的顶端做成圆球形。
  富兰克林据理力争:“安装避雷针的目的是避雷,只有做成尖头,才易于放电,电荷在导体中总要集中到尖端……”
  最终,他的主张被采纳。
  1776年,美国爆发了独立战争,要求跟英国殖民者脱离关系。富兰克林积极参加了独立运动,成了著名活动家。这样一来,他便受到了英国官僚们的憎恶,连他发明的避雷针也遭到了无理的攻击。
  乔治三世把英国皇家学会会长约翰·普林格尔召来,命令道:“为了大英帝国的利益,你必须公开宣布:圆头避雷针要比富兰克林的尖头避雷针安全可靠!”
  73岁的普林格尔沉默了片刻,他用坚定的声音答道:“陛下,许多事情我都可以按照您的意志去办,唯有此事,违背自然规律,无法遵旨!”
  “混蛋!”国王咆哮了,“你给我滚出去!我撤你的职!”
  不久,普林格尔便去世了。但是,避雷针始终没有变成避雷球。
  
  编辑/李章
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