據報導，截至9月17日，正在美國加利福尼亞州肆虐的山火，已使約1.4萬平方公裡的林地化為焦土。
在關於美國加州山火的眾多消息中，有一條尤其引人關注：據路透社消息，美國加利福尼亞州在72個小時內，發生了近11000次雷擊，引發超過367起新的山火，其中包括23場大火，數千人被迫撤離。
這不免讓人聯想到一年半前發生在四川涼山州的」3.30」木裡森林大火。經過森林公安部門偵查後確認，那次火災是由雷擊引發，最終造成31名撲火人員犧牲。而今年6月9日、10日，攀枝花市仁和區也曾因雷擊引發山火。
事實上，四川本就是一個雷電多發地區。來自四川省氣象部門的資料顯示，自五月進入汛期以來，四川各地幾乎每天都有雷電預警信號發出。從2020年5月至9月20日，全省共監測到閃電345266次。
在氣象災害中，雷電災害屬於一種小概率災害。不過，雷電災害一旦發生，往往會造成嚴重後果。在氣象專家看來，因為雷電災害的發生存在很大隨機性，所以絕不能掉以輕心。
那麼，雷電作為一種被人類熟知的自然現象，還有哪些不太為我們所知的冷知識？一起來聽四川省氣象局防雷中心工程師卜俊偉的講解。
為什麼閃電的符號是這樣？
因為閃電從空中到地面，本來就不是一個直線式的過程，而是像這樣分成一段一段的。
雷電的本質是電荷。離子電荷產生於積雨雲內部。
雲中有很多水粒子，水滴摩擦產生電荷。電荷有輕重之分，重的電荷聚集在雲的下部，輕的電荷則聚集在雲的上部。當雲層下部積攢了足夠多的電荷，就會感應到近地面電性相反的電荷，從而形成電壓。
隨著雲層內集聚的電荷越來越多，當達到雲層所能承載的電荷極限強度時，還在持續不斷增加的電荷必須尋找突破口。由於與地面之間存在感應電壓，雲層下部的電荷就選擇向下突破。
而空氣本身並非一種有效的電導體，因此電荷每次只能擊穿一段空氣，形成氣柱，等到積攢了足夠多的電荷，又再向下擊穿一段空氣……如此一段一段地突破，直至到達地面。這個過程，在氣象學上叫做「先導過程」。
閃電形成的先導過程雖然說起來很長，但實際上發生在不過短短的一瞬間。所以，我們肉眼看到的或者說感覺到的閃電，就好像是一條直線。
研究人員是怎麼觀測閃電的？
閃電分為雲際閃、雲內閃、雲空閃和雲地閃。目前，研究人員最關注的是對人類生產生活造成主要影響的雲地閃。
最初，氣象部門只能通過人工觀測閃電。人工觀測方式的局限顯而易見：一方面，人的視線和聽力受觀測環境影響很大；另一方面，觀測者通過眼睛看、耳朵聽，只能說知道了閃電正在發生，卻沒有辦法觀測記錄閃電的次數。因此，那時氣象部門基本沒有開展對雷電的預警業務，只能進行像「今天有大雨，可能間或發生閃電」這樣定性式的預報。
2005年，我省第一套雲地閃監測網建成。這個監測網絡由25個觀測站組成，其中每個觀測站的有效探測範圍達100公裡左右，整個雲地閃監測網基本上覆蓋全川100%市縣。這套當時在國內外都堪稱「先進」的觀測設備，使我們對閃電的觀測和認識發生了質的飛躍。
這個雲地閃觀測網絡主要是利用「時差法」來觀測閃電。根據閃電抵達探測儀的時間，可以判斷出該閃電與探測儀之間的距離。由於每一個探測儀與閃電的空間位置有差異，同一個閃電被不同探測儀「看到」的時間也是有差異的。以探測站點為中心，以探測儀與閃電的空間距離為半徑畫一個圓，那麼，當所有探測到同一閃電的觀測站都畫出一個圓，這些圓的交集就是閃電發生的真正位置。
「現在，通過雲地閃觀測網，我們不僅可以對每一條閃電信息做精確定位，還能準確記錄它發生的強度、日期、時間等要素，從而針對每年的雷電觀測數據作出定量分析研究。」卜俊偉說，以這些觀測數據為基礎，氣象部門開展了雷電預報業務，並且不斷優化提高預報模型的精度，現行的雷電防護工程標準也是基於這些研究來確定的。
據悉，隨著技術進步，四川省氣象局正在組建三維閃電觀測網。屆時，三維閃電觀測網不僅可以監測雲地閃，還可以監測到雲內閃、雲際閃。
2019年四川雷電活動分布圖
四川的雷電有什麼特點？
雷和閃電，是一種天氣現象的兩種表現形式。雲放電時出現的電火花是閃電，發出的聲音則是雷聲。在四川，雷電多發時段主要在汛期，即5-10月之間。據四川省氣象局防雷中心觀測，四川5-10月發生的雷電數量佔全年觀測到的閃電總數的85%以上。
經過多年觀測研究，研究人員發現了四川雷電發生的幾個重要特點：
（1）一般來說，每天的凌晨零點到三點左右是最容易發生閃電的時間段，早上相對會少一些。
（2）強降水往往伴隨著強閃電，二者是相輔相成的正相關關係。也就是說，降水多的地方，閃電發生頻次肯定比降水少的地方多。
（3）同一時間段內，川西高原和攀西地區閃電發生的累計次數高於盆地，但是因為地域廣闊，高原地區單位面積土地上的雷電發生密度反而相比盆地區更低。
（4）閃電的時候，雲層會大量釋放電荷，觀測站就是通過接收雲層向地面釋放的電荷來進行觀測。觀測站接收到的電荷，如果以正電荷為主，叫正閃；如果以負電荷為主，就叫負閃。正閃的強度一般高於負閃。長期觀測顯示，高原地區的閃電以正閃為主，而平原和丘陵地區的閃電以負閃為主。正閃的強度高於負閃，一般可以達到負閃的數倍[無法確定具體幾倍，因為負閃也有比較強的]。
針對這些特點，四川各城市在防雷工作中可以做到因地制宜、有的放矢：對於居住分散的高原地區，最重要的首先是做好雷電預報工作，其次一定要把防雷電基本知識宣傳到家到戶；而對於高層建築較多的平原、丘陵地區，則要嚴格按照技術規範做好相應的防雷工程，做到在不可避免接受閃電的情況下，儘可能降低雷電災害引起的損失。
2019年四川雷電密度圖
為什麼說預測雷電比預測暴雨更難？
細心的讀者會發現，氣象部門發布的雷電預警信號，在表述中總是含有「可能發生」這樣的字眼，相比之下，暴雨預警時則往往使用「預計」這樣的詞語，讓人感覺更加具有確定性。這樣的區別原因何在？
卜俊偉解釋說，目前，降水預測的理論相對比較完善，觀測手段也更豐富、有效，而人們雖然對雷電產生的原理比較清楚，但在觀測上還存在不少障礙，其中最大的障礙，是對雲層的觀測手段比較欠缺。
研究人員常用於觀測雲中電荷的儀器叫大氣電場儀。從電荷在雲層中積累開始，到最終放電的一次過程，通常只有幾分鐘時間，一片雲全部放電過程完成，可觀測的時間最多也就一、兩個小時，非常短暫。更大的問題是，「天上到底哪片雲會發生閃電」這個問題充滿了隨機性。研究人員無法提前鎖定即將發生閃電的雲層，受觀測儀器所限，電荷在雲層中快速積累的過程也無法觀測，這就在客觀上制約了我們的雷電預警預報能力。
「總的說來，我們在雷電預報預警能力上還有比較大的提升空間，對雷電的原理性研究還需要進一步完善，相應的觀測手段還需要改進，觀測精確度有待進一步提高。」卜俊偉坦言。
納入氣象部門業務運行的雲地閃觀測網站點分布圖
有避雷針的房子一定很安全嗎？
以前我們知道一個安全常識：打雷的時候要切斷家中電子設備的電源，比如拔掉插頭拔掉。現在樓房一般都安裝有避雷針，那麼，還有必要拔插頭嗎？
「還是有必要的。」卜俊偉解釋說，防雷工程可以極大地減少雷電對建築物的傷害機率，降低發生雷電災害的可能性，但並不等於提供百分之百的「絕對保護」。當發生雷電的時候，最安全的做法還是把所有帶電設備全部關閉，並切斷電源。
具體地說，安裝有完善防雷設施的新建築，在雷雨天氣不是很厲害的時候可以不拔電源，但是對於電線裸露在建築物外部的老舊建築，遇到雷雨天氣時，室內電源是一定要拔掉的，否則，閃電帶來的高壓電流可能會順著電裸露的電線入侵室內電器。
那麼問題來了：對於城市裡隨處可見的高層建築來說，怎麼判斷防雷工程做得好不好？
「事實上，人們常說的『避雷針』是不準確的，這類防雷設備有一個專業術語叫做『接閃器』。」卜俊偉告訴記者，任何建築都有可能接閃，而且建築物越高，就越容易接閃。通常，一個「避雷針」這樣的接閃器，其保護範圍大約是以這跟針為中心劃一個半徑為45米的圓球。因此，對於高度超過45米的建築物，僅憑單獨的一根避雷針，既不能防止對建築物側面的雷擊，也不能保護到較低的樓層。
世界最高的電視塔——廣州塔就是一個示範性防雷工程。由於廣州塔塔身主體高達454米且頂部帶有天線桅杆，從雲層直接打到天線桅杆的直擊雷是防雷首要考慮對象。對此，設計師在天線桅杆上專門安置了防雷接閃裝置，在塔身頂部設計了避雷網格，而且將塔身的各樓層金屬欄杆、金屬門窗、玻璃幕牆等都直接跟塔身的防雷裝置聯結，且聯結點不少於兩處，確保側擊雷帶來的電流也可以被引到地面。
對於高度超過45米的高層建築來說，在雷電天氣是否安全，就要看它是否有這樣的側擊保護：在建築物側面按照一定間距安裝一圈接閃器，通過接閃器主動做好對地連接，把雷擊電流導入地下。「對於能量極大、危險性也最大的直擊雷來說，這是一種積極的防護措施。」卜俊偉說。
人們常說「雷擊火」「天打雷劈」。對人類造成傷害的到底是雷還是閃電？
雷是一種聲音。放電過程中，先導通道產生大量的熱量，擠壓通道周邊的空氣，產生爆炸聲，這就是我們聽到的雷聲。真正造成傷害的，其實是閃電不是雷。
事實上，雷聲只能用於判斷閃電與你之間的距離。如果你一定要等聽到雷聲發現閃電很近了，才決定「我要躲！」，不好意思，你可能已經沒有機會再躲了。
「越是在空曠的地方，突兀於地面的樹木越容易吸引閃電，如果你在樹下，很容易遭到不幸。」卜俊偉提醒，千萬不要有「沒聽見打雷，那我去樹下避避雨」這樣的想法。
由於電流總是會尋找電阻最小的「捷徑」來洩流，因此，電阻遠遠小於樹木的人體，就成為閃電洩流的優選。當閃電擊中樹木時，即使你並沒有直接接觸到樹木，只是保持一定距離站在樹蔭下，也會被側身電壓擊中。
所以，安全的做法應該是：一旦看見有大片的積雨雲，看見有大雨，就不要再走到樹底下去了，越早遠離樹木越好，越早進入安全的（低矮的建築或者有防雷設施的高層建築）室內避雨越好。
如果面對雷電，你確定自己已經無處可躲，那就趕緊採取這個有效的救命招式吧——雙腳緊緊併攏，儘量下蹲，避免跨步電壓傷害，然後慢慢往安全地帶移動。
我們可以收集閃電並加以利用嗎？
雖然閃電常常帶來災難，但閃電並非一無是處。事實上，閃電已被證實給人類帶來了很多好處，比如：閃電發生時，會電離空氣中的氮，形成植物生長需要的氮肥；閃電在放電過程中，會電解空氣中的氧分子生成一些臭氧，而少量臭氧有消毒殺菌淨化空氣的作用。
那麼，閃電的能量如此之高，能不能收集起來加以利用呢？
「到目前為止，還沒有直接利用閃電的實驗、實踐。」卜俊偉認為，主要有兩個原因：
第一，閃電的利用成本太高。人類在現實中加以利用的能量，必定是可以持續收集、存儲的。但是，想要找到一個常年發生閃電的區域，基本上不可能。高原上的正閃雖然數量多、能量強，但是高原的單位土地面積上發生閃電的密度實際上是很低的，比如涼山州一年最多的時候有12萬條閃電，攤到單位平方公裡上一年也不過就發生幾次。
第二，技術上無法實現。單次發生的閃電，一般都是比較強的直流電，是隨機無序的，而且閃電的時間很短，瞬時電流可高達幾萬安，人類目前根本沒有設備能夠承接如此強大的電流。
球形閃電：雷電家族裡的「熊孩子」
球形閃電的形成機理至今尚無定論，仍是未解之謎。
球形閃電就是民間常說的「滾地雷」。它的形狀像一個圓球，大小約15～40釐米，一般出現在地面上。它的顏色除了普通的橙色、紅色以外，還有綠色等多彩的顏色。
在雷電家族中，球形閃電是一個「熊孩子」，蘊含著令人吃驚的能量。
球形閃電多半出現在強雷雨的惡劣天氣裡。這種火球喜歡鑽洞，有時會從煙囪、窗戶、門縫等竄入屋內，然後再溜出屋去。當它出現的時候，只要你不動，它基本上也不會動你。
球形閃電存活的時間一般短則幾秒、長則兩分鐘左右。因為很少見，而且存活時間極短、個性還非常活躍，科學家難以看到它、更難以抓住它，對它的研究很有限。
不過，躲避球形閃電的方法，跟其他閃電是一樣的——當閃電發生的時候，如果在建築物內，要儘快把門窗關好，切斷球形閃電侵入的通道；如果在戶外，最有效的仍然是抱頭並腳下蹲，遠離高大樹木。
開車遇到電閃雷鳴，要不要下車躲避？
這種情況下，你最好是老老實實地呆在車裡，沒有必要下車，
因為：首先，你的車子比較矮，周邊通常會有比車子更高的存在，閃電下來有「高個子」頂著；其次，門窗緊閉的汽車，本身就是一個「法拉第籠」式的絕緣體。
所以，電閃雷鳴的天氣裡，呆在汽車裡是安全的，至少比在戶外安全得多。除非雷電直接打到你的車上，當然，發生這種事件的概率很小。
戶外遇到打雷閃電，要不要抱住孩子？
不要！抱住孩子的危險程度，比孩子獨自一人的時候更大。
在戶外，遇到打雷閃電，有些人出於本能反應要用手去護小孩。這樣做其實沒有必要，甚至是危險的。
事實上，你只需要叫小孩子站在大人旁邊，就比大人更安全。這是因為小孩個子矮，不容易成為目標。不過應該叫小孩站得離你遠點。
圖片由受訪者提供
【來源：川觀新聞】
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