隨著科學技術的迅速發展,雷電這一自然現象已基本上被人們了解。但是我們應當在了解雷電的基礎上,做到控制雷電并使之為人類服務。怎樣才能利用雷電呢?
一提起利用雷電,我們就會聯想到打雷下雨時雷聲隆隆、電光閃閃的壯觀景象。大家一定會認為閃電可以釋放出大量的能量,并企圖利用閃電的能量。但是,利用閃電的能量有一個困難,就是閃電不能按人們的希望在一定的時刻發生。換句話說,就是閃電不易控制。另外,雖然閃電是最常見的自然現象,但是據統計,每年在每平方公里面積上平均只有一兩次閃電。雷雨云單體的尺度從一公里至十公里,所以各次閃電都隔著很大的距離。有人測量并統計過,在強雷雨時閃電之間的平均距離是2.4公里。在弱雷雨時閃電之間的平均距離是3.7公里。
如果豎立一根很高的鐵桿引雷,雷擊的次數要多些,但是閃電擊中鐵桿的次數仍不很多。有人統計過,在一個雷雨季節,雷電擊中高400—800米的避雷針的次數也不過20次。
很早就有人做過利用閃電制造化肥,肥沃土地的實驗。我們知道,氮和氧是空氣的主要成分。氮是一種惰性氣體,在平常的溫度下,它不易與氧化合,但是當溫度很高時,它們就能化合成二氧化氮。
如果我們有興趣,可以做一個簡單的實驗:
用一個封閉的玻璃瓶,里面充滿空氣并插上電極。通電時,電極間就有耀眼的火花閃耀;鸹ㄖ,慢慢地有黃色的氮氣燃燒的火焰出現。過一會兒,原來無色的空氣會變成紅棕色,把瓶子打開,迎面就有一股令人窒息的氣味,這就是二氧化氮。如果往瓶子里倒些水,搖晃幾下,紅棕色的氣體馬上消失,二氧化氮溶解于水變成硝酸。
自然界的閃電火花有幾公里長,溫度很高,一定有不少氮和氧化合生成二氧化氮。閃電時生成的二氧化氮溶解在雨水里變成濃度很低的硝酸。它一落到土壤中,馬上和其它物質化合,變成硝石。硝石是很好的化肥。有人計算過每年每平方公里的土地上有100克到l000克閃電形成的化肥進入土壤。
人工閃電制肥實驗的作法有很多,這里只舉一個例子。有人在田野里豎立三根桿子(制肥器),一般是木桿,桿高約20米,桿距120米,桿子頂部裝有金屬接閃器,用金屬導線 從接閃器一直引到地下埋入土中。建立后,曾進行了兩次雷擊實驗。在每次雷擊后對實驗地段附近地區的雨水及土壤進行化學分析,測量其中硝酸態氮含量的增減。第一次雷擊強度較小,比較明顯的范圍半徑約15米,有效面積約1畝左右。經過土壤分析。結果是約增氮1.88斤至2斤,相當于硫酸銨9.4斤/畝至10斤/畝。第二次雷雨強度較大,以實驗 地點為中心50米半徑范圍內,平均每畝增加2.7公斤,相當于硫酸銨13.55公斤。
從以上實驗可以看到,雷電確實起到了把空氣里的氮“固定”到土壤里去的作用。更有趣的是,有人為了驗證人工閃電制肥實驗的效果,在實驗室里用人工閃電做了實驗。結果,經過閃電處理的豌豆比未處理的提早分枝,分枝數目也有增加,開花期也提早十天左右;處理過的玉米抽穗提早了七天;處理過的白菜增產15—20%,證明閃電對農作物確有一定好處。
雖然這些數字只是從次數不多的試驗中分析化驗的結果,但是它可以直觀地說明,閃電可以增加土壤里的氮肥,對農作物的生長有一定好處。
古諺云:“以鳥鳴春,以雷鳴夏,以蟲鳴秋,以風鳴冬!边尺逄炜盏睦纂,是大自然唱出的夏之歌。
雷電既可造成令人毛骨悚然的災難,卻也帶來意想不到的好處。不知你是否想過,地球上萬物的誕生,雷電之功不可沒。35億年前的地球是一片荒漠,滿目凄涼。正是天公放出的雷電,像催生婆一樣,促使蕓蕓眾生相繼降臨人間,使整個自然界充滿了勃勃生機的繁榮景象。
閃電放出的是直流電,在剎那間的閃電之時,可把閃電通道上的空氣加熱到6000~10000攝氏度,甚至高達20000~30000攝氏度,大氣中的氧和氮在高溫下會合成二氧化氮,隨雨水溶解成稀薄的硝酸,滲入地下后形成多種硝酸鹽,成為植物理想的天然氮素肥料。特別是雷電可直接給植物以“電肥”,在閃電的作用下,植物體內會發生一系列電化學反應,有機物質的分子化合成高能量的激發分子或離子,產生化學性能非;顫姷墓δ芑,生化反應加速,促進植物體內的新陳代謝,有利于生長發育和成熟,提高產量。
雷鳴電閃時產生的強烈的光化學作用,可促使空氣中的一部分氧氣發生反應而變成臭氧,并伴隨著雷電的上升氣流,可將臭氧層這把“保護傘”進一步加固,使地球上各種生物免遭過多的紫外線傷害。
震耳欲聾的隆隆雷聲,強大的聲波可殺滅空氣中的細菌,使其變得潔凈。雷雨過后,每立方厘米空氣中負離子數目可達1萬余個。負離子被譽為“空氣中的維生素”。
閃電時一次放電能量達1~10億焦耳,建筑行業利用它的這種強大的沖擊力,來夯實松軟的地基。此外,利用雷電產生的高溫,可使巖石內水分膨脹,達到爆破采石的目的。地質工作者利用雷電偏愛打擊容易導電的物體的特性,可順藤摸瓜找到地下金屬礦藏。
在地球大氣對流層中,每一秒鐘約有100余次雷電落地,每天有800余萬次閃電釋放著巨大的能量。其中落地雷,電壓可高達幾千萬伏,峰值電流的強度為5~20萬安培。這不正是一座天然“發電廠”嗎!若將這一巨大的電能“捕捉”并儲存起來,可是取之不盡的能源。