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8．2 雷电机理与成灾机制 (张义军) 8．2．1雷电机理 (张义军) l 雷电的基本物理过程 雷电是在雷暴天气条件下发生于大气中的一种长距离放电现象，具有大电流、高电压、强电磁辐射等特征。雷电主要有发生于云内不同电荷区之间的云闪、发生于雷暴和地面之间的地闪以及发生于雷暴之间不同极性电荷区的云间闪电。云闪一般占总闪电的三分之二，而云间闪电发生的几率较低，地闪对人类危害最大。 地闪根据所中和的云中电荷极性可分为正地闪和负地闪，一般情况负地闪约占总地闪的90%。地闪过程一般持续时间为几百毫秒到1秒钟不等，主要包括梯级先导或直窜先导以及一次或几次回击过程，有时回击之后常伴随有连续电流过程，回击之间的时间间隔一般为几十毫秒。一次闪电放电可以辐射频带很宽的电磁波，从几Hz到上百个GHz。 负地闪过程将云内的负电荷输送入地，一次负地闪过程通常可中和几十库仑的云中电荷，它以持续时间为几毫秒到几百毫秒的云内预击穿过程开始，之后是从云到地以间歇性突跳式行进的梯级先导过程，梯级先导过程在几十毫秒内向下输送大于10C以上的负极性云电荷，先导电流平均为300A。当梯级先导头部接近地面时，在地面的自然尖端或高大建筑物等突出物体上将诱发一个或几个上行先导，由此产生连接过程。当下行先导头部与上行先导接触时，随即发生首次回击过程。回击上行的速度约为光速的三分之一，峰值电流平均约为30kA，上升时间约为几微秒。首次回击结束后，放电过程如果停止，则称为单闪击闪电，如果在较短的时间内发生以直窜先导或直窜—梯级先导引导的继后回击，则为多闪击闪电。 正地闪的放电过程与负地闪类似，都由云内的预击穿过程开始，之后是从云到地的先导和回击过程。但正地闪回击次数一般较少，通常只有一次回击。雷暴中以中和负极性电荷的负地闪为主，但在雷暴的消散阶段、中尺度对流系统的层流区、产生冰雹、龙卷等灾害性天气过程的超级风暴中都时常出现大量的正地闪，更重要的是正地闪的发生发展具有其独特性。观测结果显示正地闪的最大回击电流有时可达300kA，中和的电荷量达几百库仑，连续电流的幅值比负地闪大一个量级，其回击的上升时间较负地闪回击要稍长。由于正地闪具有中和电荷量多和回击电流大，并常常带有持续时间较长的连续电流而常常引起诸如森林火灾、油库爆炸等更为严重的雷电事故。不同地区正地闪占全部地闪的比例有较大差别，从0-100%不等。比例最高的是日本的冬季雷暴，最高可达100%，通常在40-90%之间。一般来讲，虽然在夏季雷暴中正地闪较为罕见，但是其发生的比例会随着纬度的增加和地面海拔高度的增加而增加。随着海拔高度的增加，正地闪发生的比例也增加，在海平面上比例约为3%，在海拔高度为2-4km的地方，则为30%。这个比例的大小很可能与雷暴的电荷结构有关，但目前还没有明确的结论，仍是一个非常值得研究的问题。 云闪是最经常发生的一种闪电放电事件，云闪持续时间与地闪类似，平均为半秒钟。一个典型的云闪放电过程可以传播5-10km的距离，中和电荷几十库仑。云闪放电一般开始于连续传播的流光，当流光遇到极性相反的电荷源时，便引发类似于地闪回击的放电过程称为反冲流光，与此相伴的电场叫做K-变化，对应于小而快速的电场变化。一般将云闪分为初始、活跃和结束三个阶段，约占云闪整个持续时间一半时间的初始和活跃阶段与通道垂直延伸有关。最近利用先进的三维雷电观测系统LMA发现在具有三极性电荷结构的雷暴云中，云内放电不仅发生于上部正电荷区与中部主负电荷区之间，还存在着反极性放电过程。它起始于中部负电荷区，向下传输到下部正电荷区后水平发展。除极性相反外，其特性与发生在上部正电荷区与中部主负电荷区的闪电一致，进一步证实雷暴下部正电荷区的存在并且参与放电过程。云闪由于发生在云内，受云体的遮挡，对其进行直接的观测较困难，同时由于对地面的影响相对较弱，从而没有引起人们足够的重视。但随着雷电探测技术的提高，特别是微电子技术的广泛采用，云闪产生的电磁脉冲对电子设备的影响越来越严重，人们也越来越关注云闪放电特性。尤其是反极性云闪的发现，由于它发生的位置较低，对地面物的影响更大，但其发生发展机制的研究才刚刚开始，这将进一步促进人们对云闪过程的研究。 雷电物理过程的研究仍将是今后相当长一段时间内的主要任务，特别是雷电不同放电过程的超高频电磁辐射特征、放电的发展和演化过程、放电所伴随的电、光、声效应，以及不同地区雷电放电过程的异同等，这些问题的揭示，将对有针对性地开展科学的雷电防护、减少雷电灾害起到重要的指导作用。 l 地闪的连接过程 地闪的连接过程是指在地闪过程中当下行先导的一个分叉与由地面或地面上的突出物上激发的向上迎面先导中的一个的连接过程。随着下行先导逐渐接近地面，在先导头部电荷的作用下，地面附近的电场被增强，地面上将被激发产生一个或多个向上的连接先导，当两个先导连接后产生回击过程。最近的研究提出向下和向上两个先导前端延伸中的等离子通道的连接过程是下行先导的最后一跳。当这两个传输中的先导前端导电率相对较低的流光区相遇并形成一个公共流光区时，这个最后一跳开始发生。随后两个具有相对较高导电率的等离子体通道在公共流光区相向的加速延伸，当它们相遇之后从相遇点（连接点）开始有两个回击波分别向上和向下传播，向下的回击波很快到达地面，并从地面产生一个向上的反射波，且可能赶上从连接点向上传播的另一个回击波。因为从地面向上的反射波是在具有回击条件的通道中传播，而从连接点向上的回击波是在具有先导条件的通道中传播，两者的速度有一定的差异，反射波的速度更快。当反射波赶上从连接点向上的回击波之后，两个波合二为一，形成一个波向上传播。但短时间双向发展的回击波应归于连接过程还是回击过程，仍是一个需要详细研究的问题，这对雷电防护理论研究以及防雷设计具有重要的指导意义。 当向上连接先导从地面物上激发产生之时，下行先导距这一物体的距离被称为闪击距离，这是雷电防护设计中的一个重要参量。尽管目前针对连接过程提出了许多理论，具有时间分辨率的光学观测和静止照相都不断证实首次和继后回击之前上行先导的存在，但对这一过程的认识仍不很清楚，是地闪发生发展过程中人们认识最少、相关文献也最少的方面之一。光学观测给出的闪击距离一般在十到几百米的范围。连接过程不仅在首次回击中发生而且也发生在继后回击中。首次回击的连接过程发生在空气中，而继后回击的连接过程通常发生在先前电离了的通道中。由于梯级先导相对于地面具有较大的电势，首次回击的连接过程比继后回击的连接过程更明显。在首次回击中一个从地面激发的向上连接先导传输的距离一般是几十米，而如果从地面上的高建筑物上激发，上行先导可传输几百米或更长。但在继后回击中，相对向下的直窜先导的向上连接先导的传输距离在10米的量级或更小。 因为连接过程与雷击的物理机制直接相关联，通常认为在上行连接先导从被击物体上激发出来的瞬间闪击目标被确定。从物理学的观点来看，当向下的梯级先导距地面一定高度时，先导电荷与地面或地面上导电物体上感应的相反极性电荷共同产生强电场，当电场增强到击穿电场强度的时候，在地面或地面物的尖端激发产生上行先导，因此闪击距离的确定和大小与这两个先导的特性密切相关。很多闪击距离的计算都假定了先导电荷密度的分布，最早假定先导电荷沿先导通道均匀分布，随后通过观测推测先导电荷呈指数分布，后来又提出了采用击穿电场强度域值计算闪击距离的方法，并在回击电流峰值与先导电荷成正比的假定下，将闪击距离与回击电流峰值联系起来。因为先导电荷的分布难以通过直接测量得到，而回击电流峰值在一定程度上可以得到直接测量值，显然找到闪击距离与回击电流峰值的关系比先导电荷的关系更实际。但由于探测手段的限制，几乎没有对闪击距离和回击电流峰值的同步观测资料，因此利用人工引发雷电技术和光、电同步观测对这一问题进行深入研究将会得到越来越明确的结论。 l 雷电的激发和传输 雷电的激发和传输过程是雷电发生发展过程中的一个重要环节，但其详细的物理机制目前还没有明确的结论。一般认为随着雷暴起电过程的增强，云中电场增大，当电场达到一定程度时，云中一些水成物粒子的尖端将产生电晕放电，随着电场的进一步增强电晕放电将转化成弧光放电，进而发展为持续传输的流光，从而激发闪电。由于雷电的激发和传输过程发生在云内，实际的测量难以实现，所以目前的一些雷电激发理论大多是高压实验室是研究结果的外推，但应用于真实的雷电过程还存在很多争议。因此进一步发展雷电探测技术，通过遥感技术进一步研究雷电激发和传输基本过程，特别是雷电激发和传输中的精细过程的研究是非常重要的一个课题。 自从Kasemir提出闪电的双向传输概念之后，为了得到实验观测证据，正先导的发展传输及其辐射特征一直是大气电学研究的重点问题。闪电放电通道的电中性，决定了闪电传输过程必然为双向机制，然而除飞机、人工触发闪电的特殊情形，目前仍然缺乏先导双向传输的直接观测证据，所以雷电的传输机制目前同样也是一个有争议的问题。目前大多认为闪电的传输总是以其前部大量流光的出现和传播为引导，并通过流光头部区域的雪崩电离而前行。流光的持续传输需要其后通道内一定电流的支持，以产生电荷集中和局地强电场，但由于正负流光尖端集中电荷种类及集中方式的不同，以及流光通道内电流及导电性等的不同，使正负流光的传输并不具有对称性。对于正流光，由于其尖端集中的是正离子，其迁移性比电子小得多（大约是电子的0.01倍），电荷相对集聚，而雪崩电子向通道的注入提供的较大、较稳定的电子电流，又使通道具有较好的导电性，从而正流光传播时集中、稳定，正流光可在远小于击穿电场的环境场中发展，而不需要其它热力过程的参与。而负流光则不能连续的传播，其传播形式为梯级的，具有间歇性，并伴随较大的击穿浪涌电流，较强的发光和VHF辐射。但要得到明确的结论仍需要进一步的观测和理论研究。 很多观测发现在正地闪首次回击之前存在与云内过程相关的长时间电场变化；在正先导发生几毫秒之前存在预击穿过程，这个过程由多个双极性脉冲组成；在正地闪先导过程发生之前存在平均300ms的长时间强辐射过程，而在回击前的最后几毫秒（对应于正先导过程）辐射变为间歇性和脉冲性，这些观测进一步证实正地闪的先导过程在HF-UHF波段不产生或产生很弱的辐射，而正地闪回击之后存在较强的辐射，正先导之前的云内预击穿过程持续时间较长，这些都与负地闪的放电特征有较大的差异。因此对地闪发生发展过程的认识仍需要进一步的观测研究，同时对雷电探测技术提出了更高的要求。 l 人工引发雷电技术 20世纪60年代，美国学者在室内实验中发现，快速引入强电场中的细金属丝会导致击穿放电，并提出了人工引发雷电的设想。此后用向雷暴云发射拖带细金属导线的方法成功地实现了人工引发雷电。法、日、美以及中国的学者先后都进行了人工引雷实验及综合测量，取得了令人鼓舞的结果。最近古巴也开展了这一技术。人工引雷使时空随机发生的自然雷电变成在一定雷暴条件下可以控制地进行，便于集中各种测量手段对雷电放电过程进行近距离综合观测，为深入研究雷电物理、雷电探测、防护以及其它相关科学问题提供了一个有效的新途径。 人工引发雷电有两种触发方式。向雷暴云发射拖带接地细金属丝火箭的人工引雷方式称为传统触发方式。这种方式引发的雷电类似于地面高建筑物激发的上行雷。通常是根据地面电场及其变化趋势来确定火箭发射的时机，火箭发射前的地面电场值一般在4-10 kV/m之间，火箭触发高度（即人工引雷成功、主放电通道形成时火箭上升的高度）一般在200-400米左右。由于近距离自然闪电发生后会降低环境电场，以及从火箭点火到升至触发高度需要一定时间（2-3 秒），在自然闪电相对稀疏时发射火箭比闪电频繁时更易于触发成功。当火箭离开地面上升时，在其拖带的细金属丝顶端会激发起上行先导，在适宜的环境电场下上行先导将以~105m/s的速度向雷暴云底部自持传输。先导电流使金属丝烧熔汽化，当它到达雷暴云底部的电荷区时，就在雷暴云和大地之间建立了放电通道，并激发持续时间数十至数百毫秒的连续电流，称为初始连续电流过程。在雷暴云底部为正电荷集中区的情况下，人工引发雷电一般在初始连续电流过程之后即行终止，放电的峰值电流一般在千安上下；但在雷暴云底部为负电荷的情况下，初始连续电流过程之后，可能会发生数次直窜先导及继后回击过程，放电的峰值电流可达数十千安，放电持续时间一般在数百毫秒甚至一秒以上。这些过程和自然闪电的同类过程是完全相似的。 20世纪90年代以来，又进一步发展完善了所谓“空中触发”技术。即火箭拖带细金属丝的下端不直接接地，而是通过一段数十至数百米的绝缘尼龙线再和地面连接。这样当细金属丝被火箭带到空中后，在其上端及下端与尼龙线的连接处会在雷暴云电场作用下分别激发起上行和下行先导，它们在环境电场作用下分别向雷暴云和地面双向传输。在雷暴云底部为负电荷的情况下一般是先产生上行正先导，随后（一般在几毫秒之内）产生下行负先导，它和自然雷电的下行先导相似，当其接近地面时，会在地面突出物上激发起上行迎面先导，进而产生类似自然闪电回击一样的强烈放电过程。用空中触发方式引发的雷电其性质接近于自然下行雷电，更适宜于研究它和地面目标物相互作用的机理和过程。 由于可以同步测量人工雷电的电流及其辐射电磁场，因而可用于对地闪的回击传输线理论及模式进行检验研究。根据该理论，在回击初始阶段的数微秒内，其所产生的辐射电磁场和通道电流成正比，和与通道的水平距离成反比，并也和回击电流速度有关。实验表明，回击的传输线理论模式基本上是成立的，只是用光学方法测量的回击速度值一般比计算值要低。由实际测量的电流及电场值按传输线模式计算出的回击速度更接近于光速。人工引发雷电还可用于研究闪电通道的发光度演变、通道电流及其时变特征等。而空中触发的人工雷电正用于研究下行雷电与地面目标物如高建筑物、供电系统、通信信息系统等的相互作用，并在此基础上对雷电防护装置的性能进行综合实验和评估，已取得了初步的但令人鼓舞的结果。此外，利用人工引发雷电及其它相关测量手段也可以研究雷电放电与雷暴动力及微物理过程的相互关系，研究雷电产生的氮氧化物及其它痕量气体特性以及它们对天气气候的影响等。 实验表明，人工引发雷电有可能成为对雷暴天气过程进行人工影响的有效手段。自然对地闪电发生后一般伴随有所谓降雨倾泻现象，对云闪频繁而很少发生自然地闪的冰雹云人工引雷成功后一般可以产生降水突增、而冰雹云发展得到抑制或减弱的作用。和常规的播撒催化剂方式比较起来，人工引雷可以认为是‘电催化’方式，具有作用时间快、影响范围大的特点，因为雷电通道在云内的传播速度可达每秒百公里以上，通道的树枝状分布及其产生的高电场可以吸附大量的云滴及雨滴。 在雷电防护方面，利用人工引雷技术可将雷电引到安全区，但首先要解决的问题是进一步提高引雷成功率，国内外目前的水平在60%左右，这需要进一步研究确认闪电产生的条件，包括电场、电荷或其他有关的空间条件，同时要准确探测空中电场强度及其演变特性，由于近地面空间电荷层的屏蔽作用，仅靠地面电场的测量是难以了解空间电场特性的，这样的引雷必然具有一定的盲目性。另外，引雷技术手段需要进一步发展，使其更加灵活、更接近自然雷电或根据实际需要设计能完成特殊任务的雷电引发设施，比如战争。目前人工引雷的主要手段还是采用火箭拖带细金属丝的方式。为了安全，火箭应具有抛伞或自碎功能。也曾经试验过其它人工引雷的手段，如向雷暴云喷射火焰或高压水柱以及激光诱雷等，但均未取得真正意义上的成功。特别是激光诱雷，曾进行过大量室内实验，并产生了数米长的激光诱导放电，但在进行野外实验时并未获得确认的激光诱发雷电。激光诱雷涉及了许多理论和技术问题，仍是今后值得深入研究的课题。一旦获得成功，将具有重要的科学意义和实用价值。总之，为了人工引雷技术得到更广泛的应用，引雷技术的进一步发展是非常必要的。 8．2．2雷电背景场——雷暴云 (言穆弘) l 雷暴云基本结构，及宏观、微观和电参量之间的相关性 雷电源于雷暴云，通过云内各种起电过程，不同水成物粒子携带上不同极性电荷，然后分离形成偶极或三极性电荷结构，电荷浓度约10-9C/cm3,产生宏观尺度电场约100V/cm，局部区域可在1000V/cm以上，飞机观测曾测量到4000V/cm的电场，局地强电场使水粒子附近发生电晕放电，导致空气被击穿，流光传输，形成云闪和地闪。显然，雷电的形成及时空演变与云的微观结构、流场特征有较大关系。近代大量飞机、雷达，闪电和电场综合观测，分析得到了很多相关事实。归纳如下：最大雷电频数区域和最大降水回波区不重合，负地闪多发生于强回波中心外缘反射率约30dbz附近，且又在最大反射率梯度区域内及强上升气流区域附近。负地闪都发生于风暴成熟时段内，而正地闪多发生在弱回波区或均匀回波区中，且离强上升区域较远，又多发生于风暴发展初期和后期，高闪电频数出现时间通常提前于强降水回波约0.5-1h。对于中尺度风暴系统，负地闪多出现于对流泡中，而正地闪则出现在层状云结构中。多单体风暴地闪频数远高于超级单体，对于强降水系统，多正地闪而少负地闪等等。这些相关事实说明雷电与强对流，降水及微观结构之间存在着复杂的相关性及耦合过程。使我们有可能利用闪电观测资料作强风暴等灾害性天气过程的临近预报。尤其是雷电和对流发展之间关系更为密切，利用雷电资料来预警对流的发展值得深讨。此外，在深入研究三者关系的基础上，可以探索利用改变云内电参量来人工影响雷暴结构。 l 雷暴电过程参数化及数值模拟研究 在三维时变积云数值模式中，建立各类水成物粒子所载电荷量的时变方程和泊松方程。引入各类起电过程，从而可以计算积云宏观参量、微观参量和电参量的同步时空变化，并研究三者之间互为因果，交叉耦合关系，模式计算得到了和实测相符的电荷结构即偶极性和三极性电荷分布以及云内电场分布。计算指出强电荷中心和强降水中心不重合，对流和冰相是形成云内强电荷结构和强电场的关键因子。宏观场和微观场的变化直接影响电荷和电场分布，后者的建立完全依靠前者。但反之，后者对前者的影响不明显。电场力对动力发展的直接作用与动力场本身相比很小，电场力产生的垂直涡度比动力涡度小二个量级。但电场影响了云内微物理过程，特别是改变了水成物粒子降落未速度，通过对三相水成物之间转换过程的调制来影响云的动力过程。计算指出能使云中水汽总量增加41%，释放潜热增加19.4%，从而改变了流场结构，使电涡度和动力涡度相当。模拟结果也指出，电活动对冰雹增长也有影响。带电雹块与云内强电场作用，通过对成雹过程和融雹过程的调制，使地面降雹量约增加50%，雹块直径增大约0.7mm，降雹时间约滞后3分钟。但上述调制作用只出现在合适的时段，即电场达到约10kV/m时段，一般只有约10分钟左右。 雷暴云动力—电耦合模式深入研究，将引入更符合理论和实际的放电参数化过程，深入研究雷暴云放电过程的时空演变及与宏观场和微观场之间的关系，并可计算闪电产生的氮氧化物（LNOx）量及其时空输送，以及对中、小尺度天气系统的影响。 8．2．3雷电灾害机制 (董万胜) 自然界中由雷电造成的损害可分为两类：直接灾害和间接灾害。 l 直接灾害机制 雷电直接灾害是指雷电直接击中人体、建（构）筑物、设备等，并对他（它）们造成直接的损害，是雷云对大地某点发生的强烈放电。如雷电击中架空的电力线，电话线等，雷电流便沿着导线进入设备，从而造成损坏。 雷电放电具有电压高、闪电电流幅值大，变化快，放电时间短，闪电电流波形陡度大等特点。直接雷击的破坏作用在于强大的电流和超高电压。雷电击中人体、建筑物或设备时，强大的雷电流转变成热能。雷击放电的电量大约为25~100C。据此估算，雷击点的发热量大约500~2000J。该能量可以熔化50~200mm3的钢材。因此雷电流的高温热效应将灼伤人体，引起建筑物燃烧，使设备部件熔化。在雷电流流过的通道上，物体水分受热汽化而剧烈膨胀，产生强大的冲击性机械力。该机械力可以达到5000~6000N，因而可使人体组织、建筑物结构、设备部件等断裂破碎，从而导致人员伤亡、建筑物破坏，以及设备毁坏等。雷电流产生的局部高温也可引起森林火灾等。雷击火是林业的最重要灾害之一，我国大兴安岭由于雷击引起森林火灾占森林火灾总数的24%，而小兴安岭的伊春林区由于雷击引起森林火灾占森林火灾总数的7%。例如：1966年~1984年大兴安岭林区黑龙江省部分雷击引起森林火灾170次，1962~1985年大兴安岭林区内蒙古自治区部分雷击引起森林火灾374次，尤其严重的是1998年5月由于雷击引起内蒙古阿尔山林区森林火灾，烧毁森林、草原1.2万多公顷。 直接雷击可引起地电位上升而波及附近的电子设备，对设备产生反击，损害其对地绝缘。当10KA的雷电流通过下导体入地时，假设接地电阻为10欧姆,根据欧姆定律,可知在入地点处电压为100KV，足以将设备损坏。雷电流在闪击中直接进入金属管道或导线时，它们沿着金属管道或导线可以传送到很远的地方。除了沿管道或导线产生电或热效应，破坏其机械和电气连接之外，当它侵入与此相连的金属设施或用电设备时，还会对金属设施或用电设备的机械结构和电气结构产生破坏作用，并危及有关操作和使用人员的安全。雷电流从导线传送到用电设备，如电气或电子设备时，将出现一个强大的雷电冲击波及其反射分量。反射分量的幅值尽管没有冲击波大，但其破坏力也大大超过半导体或集成电路等微电子器件的负荷能力，尤其是它与冲击波叠加，形成驻波的情况下，便成了一种强大的破坏力。 l 间接灾害 直接雷击声光并发，咄咄逼人，老幼皆知。而感应雷击悄悄发生，不易察觉，后果严重。间接雷击与直接雷击破坏的对象不同，前者主要击坏放电通路上的建筑物、输电线，击死击伤人畜等，后者主要破坏电子设备。如：1992年4月27日，江西南昌医科大学遭感应雷击，160门程控电话有120门被毁。同天，江西财经管理学院200门程控电话全部被毁;1992年5月1日，长沙湖南广播电视大学200门程控电话、6台计算机和多台彩电因感应雷击被毁，损失100多万元;1992年6月22日，北京国家气象中心计算机室遭感应雷击，大型和小型计算机网络中断，多台计算机接口被破坏，计算机系统工作中断46小时，经济损失20多万元;1993年4月21日，第一届东亚运动会前夕，上海奥林匹克俱乐部大楼遭感应雷击，楼内控制程控电话的电脑被破坏，损失数万元。 雷电流变化梯度很大，会产生强大的交变磁场，使得周围的金属构件产生感应电流，这种电流可能向周围物体放电，如附近有可燃物就会引发火灾和爆炸，而感应到正在联机的导线上就会对设备产生强烈的破坏性。 间接雷击又可以分为静电感应破坏和电磁感应破坏。 静电感应：带有大量负电荷的雷云所产生的电场E将会在架空明线上感生出被电场束缚的正电荷。当雷云对地放电或对云间放电时，云层中的负电荷在一瞬间消失了（严格说是大大减弱），那么在线路上感应出的这些被束缚的正电荷也就在一瞬间失去了束缚，在电势能的作用下，这些正电荷将沿着线路产生大电流冲击，并以雷电波的形式沿着导线经设备入地，从而对电器设备产生不同程度的影响，引起设备损坏。一台电子设备招引感应雷击的通道主要有4条：1、天线、馈线引入;2、电源线路引入;3、信号线路引入（信号线路的种类很多，高频信号传输线路、程控电话线路、电脑数据处理线路等等都可能引入强大的雷电信号而击坏电子设备）;4、接地线路引入。对于建筑物中电子设备群体来说，引入感应雷的通道主要有7条：1、建筑物中一切电子设备的天线、馈线、电源线、信号线、接地线都是建筑物的进雷通道;2、出入建筑物中各种电源线路及建筑物内部“长”距离信号线路;4、具有公共接地的建筑物中的一切金属管道，在直接雷电流流经其上时，其周围产生的磁场涡流在金属表面感应出来的雷电冲击波;5、雷电放电时，在金属表面感应出来的雷电冲击波;6、直接雷击落雷点建筑物的雷电高位冲击;7、直接雷击落雷点建筑物的雷电反冲电流（这种电流可通过相邻建筑物的接地线路进入其电子设备，使电子设备的机壳和机芯之间产生放电现象而损坏）。
200多年前富兰克林发明的“避雷针”防避“直接雷击”具有盖世之功，而防避“感应雷击”却无能为力。因为，当时没有什么电子设备，感应雷击的现象不明显，防避直接雷击就足够了。而现代社会，电子设备大量应用，感应雷击的危害日益严重，仅依靠“避雷针”防雷已远远不能满足社会的需求。防雷专家们也早已认识到这一问题的严重性，并进行了一系列防避感应雷击的试验和研究。 电磁感应(LEMP)：雷击发生在供电线路附近，或击在避雷针上会产生强大的交变电磁场，此交变电磁场的能量将感应于线路并最终作用到设备上（由于避雷针的存在，建筑物上落雷机会反倒增加，内部设备遭感应雷危害的机会和程度一般来说是增加了），对用电设备造成极大危害。如果设备在这个场中，便会感应出很高的电压，以致损坏，对于灵敏的电子设备，尤需注意。 自人类进入信息时代以后，因高集成化电子设备，如计算机、通讯设备及工业自控系统的广泛应用，同时这些集成电路的耐过电压过电流能力极为脆弱（仅为过去常用的电子管设备的百万分之一），导致因雷电产生的过电压灾害有明显的上升趋势。当人类社会进入电子信息时代后，雷灾出现的特点与以往有极大的不同，可以概括为：（1）受灾面大大扩大，从电力、建筑这两个传统领域扩展到几乎所有行业，特点是与高新技术关系最密切的领域，如航天航空、国防、邮电通信、计算机、电子工业、石油化工、金融证券等，表明受灾行业面扩大了。（2）从二维空间入侵变为三维空间入侵。从闪电直击和过电压波沿线传输变为空间闪电的脉冲电磁场从三维空间入侵到任何角落，无孔不入地造成灾害，说明雷电灾害的空间范围扩大了。例如2000年7月25日14点40分左右，一次闪电造成漕宝路桂菁路附近二家单位同时受到雷灾，而不是以往的一次闪电只是一个建筑物受损。（3）雷灾的经济损失和危害程度大大增加了，它袭击的对象本身的直接经济损失有时并不太大，而由此产生的间接经济损失和影响就难以估计。例如1999年8月27日凌晨2点，某寻呼台遭受雷击，导致该台中断寻呼数小时，其直接损失是有限的，但间接损失将大大超过直接损失。（4）产生上述特点的根本原因，也就是关键性的特点是雷灾的主要对象已集中在微电子器件设备上。雷电的本身并没有变，而是科学技术的发展，使得人类社会的生产生活状况变了。微电子技术的应用渗透到各种生产和生活领域，微电子器件极端灵敏这一特点很容易受到无孔不入的LEMP的作用，造成微电子设备的失控或者损坏。 目前，直击雷造成的灾害已明显减少，而随着城市经济的发展，感应雷和雷电波侵入造成的危害却大大增加。据统计：直击雷的损坏仅占15%，而间接（感应）雷击的损坏占85%。雷电灾害被国际电工委员会（IEC）称为"电子化时代的一大公害"。 随着计算机与人们的日常生活越来越密切，而计算机网络系统统管世界的时日也即将不日而至，到目前为止比计算机病毒更为难以控制的就是雷电的自然灾害,它不是人为的，既摸不着也看不见，有时你甚至找不到它做案的蛛丝马迹，因此被称为"神秘杀手"。 | 
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发表于 2005-9-11 23:36:00
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发表于 2005-9-12 09:47:00