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不同高度的避雷针 作用各不相同
日期:2017-4-20 16:04:10 阅读:   来源:杨凯

据统计,15m高的楼房,四到六年可能遭一次雷击。高90m的避雷针平均每年遭一次。最早的高构筑物,埃菲尔铁塔高百米,落成第二年避雷针就遭雷电击毁,重修后没再损坏过。高180m的避雷针,每年平均约遭三次雷击。高240m的大约遭遇五次雷击。高300m的避雷针,大约雷击十次。高360m的,约为雷击二十次。

避雷针是富兰克林于1753年发明的,又经过多年的仔细观察,于1774年他很谨慎地指出,避雷针有双重的作用或者由于尖端放电而避免发生闪电,或者将闪电导入地下。

更鲜为人知的是,人类与动物们也得到了植物的保护,植物的根向下扎入泥土,青草尖和树叶尖向上都有尖端放电,所以近地低空,正是由于太多的尖端放电作用而避免了许多闪电发生。避雷针只有升到高处的时候,有电闪雷鸣才凸显出来了它将闪电导入地下的强大作用,避雷针尖端放电的作用和动静都显得太小,几乎被我们忽略了。

避雷针的双重作用从电学角度看,本质上是一样的,都是将电荷导入地下,但是两者电流量大不一样,相差悬殊,电荷来源也不同,一个是在大气中的自由运动电荷,另一个是直接出自云中闪电的超额电荷。

美国纽约帝国大厦高361m,每年平均遭23次雷击,几乎都是上行雷。北京中央电视台发射塔的避雷针405m,1994年落成不久,夏季拍摄到一张上行雷的彩照。看来,前面的统计高360m的避雷针,每年平均二十次雷击记录也应该有一定数量的上行雷。

从361m到405m,基本上都是上行雷。高度增加到这一段,空间电荷体密度增加了,空间体电阻降低,接地导电又良好的避雷针,足以能快速引发上行先导,向上发出击闪。

再看看五、六百米高的避雷针。

加拿大多伦多的C.N通讯塔高553m,两年遭35次雷击,其中31次,有28次击在塔顶,3次击在下部,分别是塔顶下8m、10m和33m处。

再看看莫斯科电视塔,高537m,它的侧击雷绕击雷则更多。据1972年统计,在四年半的雷雨季节里遭遇143次雷击,平均每年32次,大部分雷击在塔顶下方20m到30m,有两次分别击在塔顶下方200m和300m处,在塔周围1.5km内的地面落雷率比莫斯科市平均落雷率高2.5到4倍,这就使原先这个地区受闪电袭击的危险程度增加了。

到达五、六百米的高度的避雷针,本以为避雷针越高,雷电越强,到这一段不但没有了强烈的上行雷,直接击闪的雷击也弱了,还多了更弱的侧击雷和绕击雷。谁能想到会出现这种完全意想不到的现象。

到此,不容怀疑,空间体电荷密度是有增无减的,那自然就是逐渐增强了避雷针的尖端放电作用,因而就导致这种引雷入地的作用趋向减弱的状况。

在这五、六百米的高度,避雷针引雷入地的作用似乎是注定的了,好在美国学者在二十世纪末尾,通过连续七年的野外对比试验,观察到12次雷电均击中钝的避雷针,而近旁尖的富兰克林避雷针却始终未吸引雷击。因此改成钝头避雷针可以加强引雷入地的作用。

诸如多伦多C.N通讯塔,莫斯科广播电视塔,上海东方明珠和贵阳市的最高建筑等等的避雷针都有侧击雷和绕击雷的现象,对此都只需作不太大的改动,就会取得好效果,何乐不为!

兴许他们都改进了。改进的结果,侧击雷绕击雷应该比原来少了,甚至全是直击雷都有可能。希望能在中国防雷刊物上报导他们的成果。