利用“閃電能量”的一種簡易裝置

摘要：普通閃電具有“巨大的自然能量”。如果能夠儲存、利用“閃電能量”，將是非常理想的“綠色能源”?！扒驙铋W電”與普通閃電相比，具有“暫時”“儲存閃電”的特點，可以嘗試將“普通閃電”“轉(zhuǎn)接”為“球狀閃電”，把“普通閃電”的“能量”“暫時”“儲存”在“球狀閃電”產(chǎn)生的“火球”之中，然后再進行利用——至少可以首先考慮利用其熱能。

關(guān)鍵詞：閃電；自然能量；球狀閃電；接轉(zhuǎn)；儲存能量；利用；

1.“雷擊村”

湖南溆浦縣境內(nèi)的山背村,是遠(yuǎn)近聞名的“雷擊村”。“雷擊村”名字的由來，是因為最近這二十多年，雷電頻頻光顧山背村。山背村村民談雷色變，一遇到天氣陰沉、雷聲轟隆，村民們都會不顧一切趕回家。 ［1］

閃電具有“巨大的自然能量”，如果能夠儲存、利用，將是非常理想的“綠色能源”，應(yīng)該考慮利用“球狀閃電”的特性，來嘗試儲存和利用“閃電”能量。

但是，閃電的電流可以很大，其峰值一般能達(dá)到幾萬安培，但是其持續(xù)的時間很短，一般只有幾十微秒（1微秒=10-6秒）。所以，一般地，“閃電”在極短的時間內(nèi)就會因“擊穿”大氣而“短路”，能量釋放殆盡，難以得到利用。 ［2］

2.“球冠電容器”

如圖1，用球心均為O，半徑分別為R、r的“球冠R”和“球冠r”作為電極的電容器，稱為“球冠電容器”。若設(shè)兩電極間的距離為d=R-r，“球冠R”的面積為S，兩極板間介質(zhì)的介電常數(shù)為ε，則當(dāng)R>r，r>>d，S>>d時，這個“球冠電容器”可以近似為一個“平行板電容器”，其電容C≈εS/d。

由“球冠電容器”組成的“LC電路”，稱為“球冠振蕩電路”。

圖1

3.“一般閃電”

如圖2，是同一個閃電300倍慢放中的三個截圖。

圖2

閃電在大氣中向前傳導(dǎo)時，正、負(fù)電極是相互“激發(fā)”而后擊穿大氣的，稱為“雙向激擊”。在大尺度上表現(xiàn)為“階梯先導(dǎo)”和“回?fù)簟保谛〕叨仁潜憩F(xiàn)為“球冠振蕩”。

如圖3，O點為一高壓“點電極”，S為一“球冠電極”，點O與球冠S之間是大氣或其他不良導(dǎo)體物質(zhì)，O與S間的特高壓在擊穿絕緣體的過程中，將依次經(jīng)過球冠……；經(jīng)過球冠S2、“激擊”電容為C2的“球冠振蕩電路”，發(fā)生S2“球冠振蕩”；……；經(jīng)過球冠S1、“激擊”電容為C1的“球冠振蕩電路”，發(fā)生S1“球冠振蕩”；……；經(jīng)過球冠S、“激擊”電容為C的“球冠振蕩電路”，發(fā)生S“球冠振蕩”。

由C≈εS/d可得：

f=1/(2∏√LC)= 1/(2∏√LεS/d)= 1/(2∏√Lε)﹡（√d /S),

于是，在其它條件不變的情況下，S越小f越大。

如圖3，在一個由“點電極”O(jiān)與“球冠電極”S組成的“球錐空間”中，如果O與S之間產(chǎn)生了足夠的“特高電壓”，那么這個“球錐空間”就可以被“雙向激擊”，依次連續(xù)發(fā)生“球冠振蕩”……、S2、……、S1、……、S，產(chǎn)生不同頻率的“電磁波”，并且呈“嵌套球狀”分布，由外到里即由球冠S到點O，產(chǎn)生的“電磁波”的頻率越來越大。由外向里，由球面向球心，產(chǎn)生的電磁波的頻率可以從“可見波”頻率，逐漸增大，有的可以達(dá)到紫外線頻率、X射線頻率，甚至出現(xiàn)伽馬射線頻率。［3］［4］

所以，還有“暗閃電”一說。 ［5］

圖3

圖4

我們考慮的問題是：如何才能延長“閃電”能量的存在時間，對閃電加以利用呢？

4.“球狀閃電”

自然界中，還有一種比較少見的閃電，稱為“球狀閃電”。

球狀閃電俗稱滾地雷，閃電的一種，通常都在雷暴之下發(fā)生，就是一個呈圓球形的閃電球。這是一個真實的物理現(xiàn)象，它十分光亮，略呈圓球形，直徑大約是15～30厘米不等。通常它只會維持?jǐn)?shù)秒，但也有維持了1-2分鐘的紀(jì)錄。顏色除常見的橙色和紅色外，還有藍(lán)色、亮白色，幽綠色的光環(huán)。火球呈現(xiàn)多種多樣的色彩。 ［6］

如圖5，“球冠”狀電極稱為“球冠電極”。

我們認(rèn)為：“棒電極”在球心O對“球冠電極”放電，可以產(chǎn)生“球狀閃電”。 ［3］［4］

圖5

“棒電極”在球心對“球冠電極”“超短時間內(nèi)的高能”充電、放電，可以產(chǎn)生“球狀閃電”，其機理為：“雙向激擊”、“球冠振蕩”。因為“球冠振蕩”的頻率的不同，“球狀閃電”內(nèi)部呈現(xiàn)“嵌套球狀”,由外向里頻率由小到大，在可見光波段由外向里顯現(xiàn)為紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫，而由外向里看，因疊加合成呈現(xiàn)白色，但是，當(dāng)最外面的頻率較小時，也可能是黃色或綠色或藍(lán)色的；一個大“光球”，可以分離為兩個或幾個小“光球”，但其顏色將會“變深”。［3］［4］

圖6

閃電按其在空氣中發(fā)生的部位，大概可分為云中、云間或云地之間三大種類放電。

產(chǎn)生“球狀閃電”的即時天氣狀況，可以等效于一個產(chǎn)生“特高電壓”的“球冠振蕩電路”。

若在云地之間，地面為“球冠電極”，則產(chǎn)生的“球狀閃電”表現(xiàn)為“滾地雷”“火球”，若在云中或云間，云為“球冠電極”，則產(chǎn)生“球狀閃電”表現(xiàn)為空中“光球”。

因此，可以說，如果發(fā)生在俄羅斯1908年6月30日上午的“通古斯大爆炸”，是一次“球狀閃電”造成的，那么當(dāng)時的“通古斯”就必須具備產(chǎn)生“球狀閃電”的前提條件之一——半徑巨大的地面“球冠電極”！

5.“實驗嘗試”

“球狀閃電”與普通閃電相比，可以“暫時”“保存”能量，具有“暫時”“儲存閃電能量”的特點，可以嘗試將“普通閃電”“轉(zhuǎn)接”為“球狀閃電”，把“普通閃電”的“能量”“暫時”“儲存”在“球狀閃電”產(chǎn)生的“火球”之中，然后再進行利用——至少可以首先考慮利用其熱能。

如圖7，可以在“雷擊村”，或其他發(fā)生“閃電”較多的區(qū)域，并且遠(yuǎn)離居民區(qū)的地方，放置一些大大小小的“棒電極——球冠電極”?！鞍綦姌O”樹立于空中，用于招引閃電，類似于“避雷針”，但必須與其接地的支撐物絕緣，并且深入到“球冠電極”球心的頂端部位，越細(xì)越好——越細(xì)激發(fā)的“球狀閃電”的能量越大?！扒蚬陔姌O”的頂端接地，在其邊沿接一導(dǎo)線引入水槽，在閃電放電時，產(chǎn)生的“球狀閃電”可以沿導(dǎo)線進入水槽，“球狀閃電”所含的部分能量——熱能可以加熱水，這樣“閃電”的能量，就可以通過“接轉(zhuǎn)”為“球狀閃電”，再把可以“暫時儲存能量”的“球狀閃電”的部分能量——熱能傳給水，人們就可以利用熱水用于工業(yè)生產(chǎn)或日常生活了。

圖7

參考資料：

［1］《山背村里的“殺手”》中央電視臺“地理中國”欄目2011-12-18

［2］《閃電》維基百科

［3］《“球狀閃電”的產(chǎn)生機理》科學(xué)智慧火花

［4］《“閃電”的“運行過程”討論》科學(xué)智慧火花

［5］《“暗閃電”產(chǎn)生的機理討論》科學(xué)智慧火花

［6］《球狀閃電》百度百科

［7］相關(guān)資料請參考《“空間場”——“能量負(fù)壓”》

楊明昆 王嚴(yán)學(xué) 楊昭國 期待您的交流、討論，ygyzg@126.com。