掌控雷电的神兽(掌控雷电的龙)

“轰”，雷电劈下，打在树下避雨的人身上，然后点燃落叶堆，大火熊熊燃烧...雷电作为一种常见的天气现象，时不时会给我们带来事故和损失。如何解决这个问题？现在人类已经掌握了人工降雨、防雹等改变天气的方法，是否可以控制雷电？

人工闪电的首次出现。

人类控制闪电方法的灵感来自于一个偶然的发现:1961年，美国气象学家布鲁克发现，美国海军在切萨皮克湾进行了一次水下炸弹爆炸实验，爆炸产物形成的羽流从雷雨云(伴有闪电的积雨云)中拖下一道闪电。那么，布鲁克想，我们能不能模仿炸药的烟缕，把闪电从天空引下来？

布鲁克用绳子和钢丝等导电物体做了很多实验。他在几千米长的电线顶端绑上几个气球，然后在雷雨云下放飞气球，看看闪电能否通过电线引下来。然而，无论布鲁克如何改变电线的材料，他仍然没有看到一次闪电顺着电线落下，只有几毫安的电流强度在钢丝上测得。

澳大利亚科学家正在研究一种小型激光地雷引发装置。

在对比了爆炸羽流与实验条件的差异后，布鲁克猜测，在强电场的作用下，大量积累的电荷瞬间形成了屏蔽层，阻止了电流的流动，只有快速运动突破屏蔽层才能产生电流。后来，布鲁克又设计了另一个实验，将一根接地的导线以20 m/s的速度穿入强电场环境中，观察电流流过导线的现象。由此布鲁克得出结论，只要导线移动速度足够快，能够突破电荷屏蔽层，就可以在导线尖端形成放电现象。

那么，在实践中，天上最快的是什么？人们很快想到了火箭。1966年8月，美国科学家在佛罗里达州临海附近的一艘船上首次进行了人工诱雷。他们将一根非常细的钢丝绑在一个小火箭的尾部，然后向雷暴云中发射火箭。在这次实验中，科学家们尝试了23次，其中17次成功，积累了丰富的经验。后来法国、日本、中国等国相继人工诱雷成功。现在，每个国家每年都要进行几十次人工诱雷实验。

控制雷电的要点

人工引雷的方法看似简单，其实只是“射箭”入空，但要成功引雷并不容易。

首先要满足“天时地利人和”的条件:时间应该是空，大量电荷积累的时候，也就是闪电前夕或者雷雨“间歇期”的时候，地点应该是雷电易发区。只有满足这两个条件，才能成功触发雷电。因此，科学家们在点燃地雷之前要做大量的监测和计算工作。

其次，火箭和电线的选择。小火箭不贵，一次实验可以发射多枚，小火箭也有利于控制运动速度。火箭发射速度太快，容易拉断钢丝，导致雷击失败；火箭太慢，不利于突破屏蔽层，也很难引发雷电。目前各国引雷火箭的速度都控制在100 ~ 200米/秒。

在实际的矿井照明中，导体一般采用直径为0.2毫米的细钢丝或铜线。为了增加铜线的机械强度，需要在铜线外面包裹一层高强度的凯夫拉纤维。为了防止火箭高速上升而折断导体，导体和火箭之间往往连接一根松紧带。导体是否接地也很重要。如果要模拟自然闪电的形成过程，导体不能直接接地，而是通过一定长度的尼龙绳再次接地，所以形成的闪电是“自然的”，有利于科学家研究闪电的成因。当导体直接接地时，雷击更为成功，同时会释放出大量负氧离子进入空气体，具有消毒杀菌和净化空气体的作用。

人工引雷试验非常危险，作业时必须采取严格的安全措施。在选定的感应雷地点，需要安装坚固可靠、屏蔽和接地良好的金属遮蔽物，即“法拉第笼”。即使法拉第笼遭到雷击，里面的测试人员也不会触电。在整个闪电过程中，所有测试人员都必须待在法拉第笼内。除了这里，100米的距离在方圆并没有接近人和动物。火箭发射器安装在法拉第笼周围，确保闪电落在附近。在法拉第笼几十米外，还有一个可以自动检测闪电电磁数据的装置，让研究人员更安全地获取数据。

激光:人工闪电的新方向。

具备以上条件，人工引雷是可以成功的，但成功与否还是要看天意，因为现有的技术手段无法直接检测空内的电场强度，火箭发射后也不一定真的会诱发闪电。总体来看，世界各国发射火箭诱雷的成功率在60%左右。但是一旦雷击失败，如何安全回收可能带电的电线也是一个难题，所以人工雷击仍然是一个困难而危险的操作。

为了提高引雷的成功率和安全性，科学家们提出了一些新的引雷方法，如水柱引雷、微波引雷、火焰引雷和激光引雷等。激光诱导闪电是目前最实用的新方法。

1974年，美国科学家保罗首先提出了激光诱发闪电的概念，但在很长一段时间里，科学家们没有想出一种方法来实现这种操作。直到1994年，中国科学家汪道洪等人才想出一种可行的激光闪电方法——利用铁塔尖端附近的强电场进行激光闪电。在雷雨云的电场环境中，由于静电感应，在塔顶附近有很强的电场。此时，当激光聚焦在塔顶空时，激光可以在这一区域“点火”，产生向上的电流，不断积累电荷，最终引发闪电。

基于这一理论，日本大阪大学的研究团队在经常发生雷暴的山上建造了50米高的铁塔，并进行了激光闪电的野外实验。结果表明，雷暴期间塔顶确实存在激光触发放电所需的电场强度。但雷云过顶时，激光强度受雨雪影响衰减严重，无法实现“点火”。为了点火成功，需要更大的激光发生器产生更强的激光，成本和设备规模再次限制了激光闪电的发展。

幸运的是，最近澳大利亚国立大学的科学家们想出了一种用小型激光“点火”的方法，这可能离激光地雷感应的成功不远了。研究小组在两块带电的金属板之间添加了一些石墨烯颗粒，然后在实验室中使用一种特殊的激光器向金属板发射激光，看看激光束能否触发电流。实验中使用的激光强度仅为计算出的能引发闪电的最小激光强度的千分之一，但结果却令人惊讶:如此低强度的激光束仍然引发了“闪电”。如果石墨烯颗粒还能在野外实践中降低点火所需的激光束强度，这种新方法将成为人工引雷的最佳方案。

掌握了人工闪电的“超能力”，不仅可以改变闪电的落点，尽可能消除雷电的危害，还可以利用闪电生产肥料(将空气体中的氮气和氧气电离成离子，结合成天然氮肥)、人工养殖(产生强电磁辐射，诱发作物变异)和新鲜空气体(产生负氧离子)，未来闪电甚至可能成为环保的可控新能源。