都說水火無情,但生活中有的危險卻讓人措手不及,這不前段時間,在雲南曲靖就發生一起雷擊緻人傷亡事件,據知情人介紹,當事人是四位正在田間割菜籽的村民,由于當天的強對流天氣來得十分突然,村民們遭到雷擊,最終導緻1死3傷。
上面幾幅圖是事發地區域的菜籽田,以及事發地周圍的山地環境,可以看到在田間有電線杆分布,不過更密集的是田地周圍的樹木。(下圖為事發當天,5月7日雲南氣象台發布的預警)
因而關于此次雷擊事件也帶來了一些疑問:由于強對流天氣來得突然,這些村民可能來不及回家躲避,但要是啥也不做的就在田裡被雨淋風吹,似乎不太可能,那麼是不是就會出現前往附近樹下躲雨的可能性呢?
畢竟雷擊事件,能夠一次能傷及四人,很大可能是因為大家都聚在一塊,而在那樣的環境下,附近的樹木是天然的“引雷器”,如果擊中樹木,又是如何連累到四人呢?接着往下看。
雷擊的形成實際上“雷擊”這一詞并不嚴謹,因為“雷”本身指的是閃電産生的巨響,所以嚴格來講,雷擊應該稱為“電擊”(似乎聽着太普通了,沒有“雷擊”有威懾力),因此這也說明了,所謂的雷電,本質上指的就是閃電,而雷聲隻是附屬品,是聲響,遠沒有閃電來得可怕。
而閃電的産生,在自然環境下,往往都是由強對流天氣造成的,按照主流成因學說,因為積雨雲(我們往往稱其為烏雲)内部的對流活動十分強烈,雲内的水滴、小冰晶之間會相互碰撞摩擦,這也意味着物體之間會出現能量的轉移,于是内部就會出現電離現象,在雲層上端會出現正電荷聚集,雲層下端就會出現負電荷聚集。
積雨雲一般都很厚,雲層下端離地面的距離在400到1000米之間,因此在積聚在下端的負電荷就會使大地感應出正電荷,如此一來就形成了多種空間位置的電場,主要分為三種:雲層上下端之間、不同雲之間、雲層下端與大地,而這三種電場也意味着會産生三種不同的放電情況,對于我們而言,最需要關注的自然是最後一種,也就是雲層與大地之間的放電。
不過我們知道,雖然閃電威力驚人,但說一千道一萬,本質上仍是電流,因此離開不了電荷的移動,所以我們隻需要知道形成閃電的電荷是如何移動的就可以了。
此時可能很多朋友腦中會出現這樣一幅圖像:雲層的電荷自上而下移動到大地形成閃電。看着似乎很合理,但有一個疑點,為何現實閃電多是彎彎曲曲的?如果自上而下的話,直接走直線不就行了?
這是因為閃電還有一個特性,那就是要走最優路徑,也就是電阻最小的路徑,但是轉念一想,雲層與大地之間不是還有空氣嗎?空氣不是絕緣嗎?閃電咋走的?
首先得讓空氣變得不絕緣,也就是能夠導電,這就需要一個強大的電場來電離空氣,而這一點對于雲層下方聚集的負電荷來講,難度不大,于是首先在雲層下方開始電離,并逐步往下發展,呈現階梯狀,也就是一層層的,這就是所謂的“下行先導”,也被叫做先導放電。
随後地面也會産生一個類似的過程,稱為上行先導,但不同的是,地面高電荷密度區域往往會出現在一些“尖端”物體上,最典型的就是避雷針(最恰當的稱呼應該叫引雷針),如果在空曠地帶的話,就會出現在樹木之類的物體上面。
接下來的過程就很容易想到了,當下行和上行兩個先導交彙在一起時,就會導緻主放電,這就是我們平時口中的閃電,其電流能達到數百上千安培,并且在放電通路形成的瞬間,其溫度能達到太陽表面溫度的幾倍,因此會急速強烈擴張附近空氣,如此一來就形成了極其響亮的雷聲。
雷擊傷人的方式(事故原因或為跨步電壓)
可能與我們想象中的不同,在實際雷擊事件中,閃電直接劈到人身上的概率并不高,更多的是因為接地電流(跨步電壓)、接觸電壓、旁側閃擊、以及物理擊中造成的傷亡事故。
假設這樣一個場景,在開闊的野外,小明和小剛遇到了強對流天氣,電閃雷鳴,風雨交加,為了躲雨隻好跑到一顆大樹底下,然而在開闊的野外,高大的樹木因其形狀往往很容易成為閃電的落點,而這樣的倒黴事正好被二人遇到。
當閃電從大樹頂端劈下時,由于人體導電性比空氣好,加上二人離大樹很近,所以電流在樹幹流動時就産生了一個分支,擊穿空氣,直接在小明身上形成分路,這就是旁側閃擊,又因為小明和小剛手牽手站在一起,所以小剛也被閃電“打”了,這就是接觸電壓。
而樹幹裡的電流最終流向了大地,以樹為中心,電流會向四周散開,而小明和小剛都是雙腳站立地面,因而有電勢差産生,于是又遭受了一波電流襲擊,這就是接地電流(也叫跨步電壓,開頭事件中的村民們,可能就是因此受傷,裡中心最近的村民不幸死亡,遠一些的則受傷)
這還沒結束,因為電流在大樹内部産生熱量,樹内水分瞬間蒸發,爆開樹木,碎塊又擊中二人,這就是物理擊中,最終二人在遭受四波攻擊後,昏迷不醒,被送往醫院。
雖然雷擊威力很大,但有些謠言你要辨識①雷雨天打手機容易遭雷擊?
想必這種說法很多人都知道,并且還信以為真,但實際上雷雨天遭雷擊和打手機并無關聯,上文已經給出了閃電形成原因,打手機并不會産生任何放電通道,所以二者沒有關聯,這一說法也被中國氣象局所支持,見下圖,文中明确給出結論:手機不引雷
②觸碰雷擊受害者易遭牽連?
這得分兩個情況,一個就是剛才講到的接觸電壓,前提是雷擊前,人與人之間就已經相互連接,比如手牽手之類;第二個就是受害者已經遭受雷擊,其他人隻是事後去救援,那就沒有安全問題,因為閃電電流早已沒有了。
③着裝會影響被雷擊的概率?
這也分情況,如果奇裝異服,比如你頂着一個尖端的金屬帽子,這無異于是一個簡化版的避雷針,後果不用多說,如果隻是普通服飾,對雷擊概率影響很小,但有概率會增加雷擊後受傷的程度,就比如随身攜帶的手機吧(或者衣服上的金屬飾品),可能會燒毀,造成二次傷害。
④在室内沒有雷擊⻛險?
很顯然不是,如果室内有導電物體,比如各種金屬管道,以及太陽能熱水器這樣的水流導電裝置,在雷雨天,最好不要使用。
⑤在樹下避⾬易被雷擊?
這是正确的,原因上文都提到過了,雷雨天不要在樹下躲避
⑥舉着較⾼的杆狀物易被雷擊?
這也是正确的,此外也不要以為舉的杆狀物是絕緣的,就無所謂,比如舉個木頭之類的,因為隻要電場足夠強,這世上就沒有什麼所謂的絕緣體,畢竟真空都能擊穿。
避雷的方法有哪些?如果在家裡,那就切記不要觸碰管道和太陽能熱水器,以及電話線等引入線;如果是在野外,首先不能去樹下躲避,其次要避免讓自己成為開闊區域的制高點,如果沒處可躲,就要蹲在地上,雙手抱膝。還有一些注意點,可看下圖
最後
寫這篇文章的另一個目的:今年剛過去的5月12日是我國的第14個防災減災日,想趁此期間,通過此文讓大家意識到雷擊的危害性,了解避雷知識,以及識别各種關于雷擊的謠言。
參考資料:
[1]雲南富源發生雷擊事件緻一死三傷:事發突然,系田間勞作村民.澎湃新聞
[2]【熱點聚焦】手機究竟能否引雷?.中國氣象報社
[3]閃電現象.中國氣象局
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