避雷針發明之前,古建築是怎樣避雷的?

2020-11-21 磊磊科學

雷電是一種自然現象,它像一把雙刃劍,既可以被人類利用,也能給人類造成危害。避雷針的發明,是人類躲避雷電危害的一個最生動的例子。

雷電

1751年夏天,富蘭克林住處的一座教堂被雷電擊毀,這時他驚奇的發現,天空中的雷電現象跟當時科學界著名的萊頓瓶內的薄片放電爆炸現象有著異曲同工之處,於是他腦洞大開,天空中的雷電跟我們摩擦起電產生的電是不是同一種物質呢?

為了驗證自己的猜想,富蘭克林做了一個極具冒險精神的決定,就是在雷雨天放風箏,通過風箏收集那些雲層中的電荷,而放風箏的繩子則就是一根導線,它可以將天空中的電荷引入萊頓瓶。實驗成功了,富蘭克林順利的將雷電引入萊頓瓶,使薄片產生放電爆炸的效果。由此證明了天空中的雷電與我們摩擦產生的電確實是同類物質。就這樣,富蘭克林發現了雷電的秘密。在他的不懈努力下,終於成功的將狂暴不羈的雷電導入地下,發明了避雷針,保護了建築物和人類。

風箏引雷實驗

避雷針是當今建築上一個不可或缺的部件。雖然現在有各種各樣不同的避雷裝置,但是萬變不離其宗,他們都是在富蘭克林發明的避雷針的原理上設計出來的,那麼問題來了,在避雷針發明之前,中國的古建築又是如何避雷的呢?

中國人民在很久很久以前就已經不自覺地使用了避雷技術。許許多多的中國古建築,歷經滄桑屹立千年而不倒,這很大的原因就歸功於中國古建築上的避雷技術,其中最具特色的就是古塔。

避雷帶

關於古塔,我們最常見的避雷設備就是塔剎。根據目前的考古發現,早在三國時期我國就發明了塔剎,建成於229年的江蘇高淳區保聖寺塔塔高31米,塔頂有一裝飾高約四米,由 覆缽、相輪和寶葫蘆組成,這就是塔剎。這種塔剎就是人們常說的葫蘆串,它實際上是一個避雷裝置。

寶聖寺塔

1611年夏夜,浙江嘉興的東塔大放金光,宛如流星放光;1960年的一個夜晚,雷聲大作,浙江杭州的六和塔尖連續放光,這些都是古塔頂塔剎的放電現象。放電以後雷災就消除了,這就是塔剎避雷的原理。很多人認為,塔剎就是避雷針,但是通過科學考察發現,塔剎雖為銅製,但是並沒有導線將雷電引入地下。所以塔剎的避雷原理很可能是一個電容器,在雷雨天氣通過吸收雷電,保護建築,然後再通過向天空放電,釋放能量。

杭州六合塔

對於磚石結構的塔與木塔,又是如何避雷的呢?有人說這是因為木塔不導電,地面又乾燥,於是木塔就有了避雷的屬性,但是每次響雷都伴隨著暴雨,暴雨淋溼了木塔,使之成為導體,而那一座座完整的古代木塔,卻依然屹立不倒。比如山西應縣的木塔,高51米,全是柚木結構,這種高大的建築很容易遭受雷擊,然而從它自建成至今已經有900多年的歷史了,卻依然高高的聳立在天地間,難道真的是雷公電母,對他有特殊的照顧?為此,科學界提出了絕緣避雷的原理。由於木塔絕緣性高於磚石建築,在一定程度上對雷電有免疫功能。

應縣木塔

對於古代的普通建築,典型的就是四角飛簷,在每一個角上,都會放置銅瓦或者銅製獸首,再由銅片一直連接至地面,以做祈福平安。雖然人們不知道避雷的原理,但是不知不覺間就使用了避雷針的原理,這都是古人多年經驗的積累和智慧的結晶。

飛簷

古建築避雷的方式多種多樣,遍布於祖國各地的古建築群歷經百年而不倒,向世人證明了,中國古代的勞動人民在同自然作鬥爭的過程中創造了人類的奇蹟。

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    避雷針的發明與工作原理時間:2015-08-13 19:52   來源:川北在線(guangyuanol.cn)   責任編輯:毛青青    避雷針,望文生義,就是可以避免雷電襲擊的裝置。避雷針,也屬於新新時代的發明,就像中國有的四大發明一樣,都是在為社會的進步做貢獻,同時也為人類造福。
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    在某750kV變電站,發生了750kV側獨立構架避雷針斷裂和330kV側構架避雷針斷裂的事故。避雷針巡視檢查項目包括避雷針及引下線有無鏽蝕、焊點和螺栓是否牢固、是否歪斜、裂紋三個項目。但是對於超高壓變電站中的構架避雷針,由於構架避雷針底部被遮擋,同時尺寸過大,空中沒有參照物,巡視質量難以保證。
  • 可控放電避雷針對引雷塔引雷能力的影響研究(摘)
    摘 要:為探究避雷針對引雷塔引雷能力的影響機理試驗結果表明: 在長度為1 m 的空氣間隙下,裝有可控放電避雷針的模型塔較裝有普通避雷針的模型塔更容易發生接閃,不同於普通避雷針的迎面流注的連接位置,可控放電避雷針上行先導的連接位置要更靠近高壓電極的頭部,且平均放電電壓和平均擊穿時間也要更小一些。分析認為,可控放電避雷針具有提前預放電的能力,較普通避雷針更容易產生上行先導,改變了模型塔頂部的空間電場分布,進而影響了模型塔的引雷能力。
  • 新聞:大興高米店安裝避雷針公司高清圖
    除了避雷針,頂樓還需要採取其他方式避雷嗎?對此,記者諮詢了建築工程專業人士和業內人士予以解答。這樣既保證了防雷產品的可靠性,又保證了施工的質量。在進行雷電災害防禦時也要將自身的檢測工作徹底的進行。只要按照相關規定安裝防雷設施,頂樓住戶和其他樓層的住戶都不存在安全隱患,但是如果建築物沒有安裝避雷設施或者安裝不合格,那麼頂樓的一些電子設備、金屬設施就比較容易受到雷電的。
  • [分享]屋頂避雷帶做法圖集資料下載
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