盡管我們都知道閃電只不過是自然界中一種常見的放電現(xiàn)象,但當(dāng)看到閃電劃過夜空的時候,我們依然會對閃電感到敬畏,畢竟在我們看來,閃電的威力那是相當(dāng)?shù)捏@人。
在對閃電感到敬畏的同時,我們也免不了對閃電攜帶的能量就這么白白地浪費(fèi)了感到惋惜,畢竟我們現(xiàn)代人類需要用到大量的電能,假如我們能夠把閃電利用起來就好了。那么問題就來了,一道閃電有多少度電?如果可以收集閃電,我們還需要發(fā)電嗎?下面我們就來聊一下這個話題。
在過去的日子里,早已有科學(xué)家對閃電進(jìn)行過大量的研究,研究結(jié)果表明,閃電的電壓和電流確實相當(dāng)高,其電壓峰值通??梢赃_(dá)到上億伏特,而其電流峰值也可以達(dá)到上萬安培。
這看上去似乎很強(qiáng)大,但由于閃電的持續(xù)時間通常都極為短暫,因此閃電攜帶的能量并沒有我們想象中的那樣高得離譜,其攜帶的能量平均值大約為10億焦耳,而一度電換算下來就是360萬焦耳,所以一道閃電大概有278度電(平均值),這樣的電能大概可供一個三口之家正常使用2個月左右。
當(dāng)然了,這只是一道閃電而已,要知道每時每刻都有閃電在地球不同的區(qū)域出現(xiàn),那么這些閃電的總能量會有多高呢?我們接著看。
統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,地球上平均每年會出現(xiàn)14億次閃電,簡單計算一下就可以知道,這大概相當(dāng)于3900億度電,不得不說,這個數(shù)字確實是相當(dāng)驚人,然而與我們?nèi)祟惖挠秒娏肯啾龋@又顯得小了點,因為人類平均每年的用電量高達(dá)20多萬億度。
也就是說,就算我們可以將地球上所有閃電都收集起來,并且還可以對其進(jìn)行100%的利用,也遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法達(dá)到人類的需求,我們?nèi)匀恍枰l(fā)電。不過閃電的能量確實非??捎^,如果能將這些電能利用起來,那當(dāng)然是一件好事,但問題是,我們有這個能力嗎?
關(guān)于閃電的形成原理,目前普遍觀點認(rèn)為,云層中的冰晶、液滴、冰水混合物、塵埃顆粒等等物質(zhì)在復(fù)雜的氣流中互相碰撞和摩擦,進(jìn)而產(chǎn)生大量的電荷。
在這個過程中,正電荷會向上移動,而負(fù)電荷則會向下移動,進(jìn)而導(dǎo)致云層的頂部帶正電,底部帶負(fù)電,當(dāng)電荷積累到足夠大的時候,就會在云層頂部與底部之間,或者在云層底部與地面之間就會產(chǎn)生閃電。
以我們?nèi)祟惸壳暗哪芰Γ耆梢詼y量出特定云層是否存在發(fā)生閃電的條件,實際上,我們甚至還可以把天上的閃電引到特定位置,比如說我們可以向目標(biāo)云層發(fā)射一枚拖拽著金屬絲的小火箭,然后利用金屬絲將云層中的閃電直接引下來。
然而將閃電引下來是一回事,將閃電的能量收集并儲存下來又是另一回事了,正如前文所言,閃電的電壓和電流都高得離譜,并且持續(xù)時間也極短,毫不夸張地講,以人類目前的電能儲存技術(shù),想要大量儲存這樣的電能,根本就是一件不可能的事情。
另一方面來講,即使我們未來發(fā)展出了能夠高效儲存閃電能量的技術(shù),也會面臨一個巨大的難題,那就是從整體上來看,地球上的閃電分布區(qū)域非常廣泛,其“行蹤”也很難捕捉,所以我們最多也只能夠在一些閃電特別集中的區(qū)域來收集閃電。
比如說在委內(nèi)瑞拉的卡塔通博河和馬拉開波湖交匯處的沼澤區(qū)域,就因為特殊的地理環(huán)境而成為了地球上的“閃電高發(fā)區(qū)”。
簡單來講,該區(qū)域有三面都被山脈包圍,并且還形成了一個“V”字形的構(gòu)造,在夜晚的時候,來自海洋的暖濕氣流會從“V”字形構(gòu)造的“開口”處大量涌入,隨著“V”字形構(gòu)造的逐漸變窄,氣流的速度也會不斷加快,當(dāng)氣流到達(dá)“V”字形構(gòu)造的底部時,就會因為山脈的阻擋而迅速抬升,并與上方的冷空氣發(fā)生猛烈“交鋒”,進(jìn)而形成大型雷暴復(fù)合體。
衛(wèi)星測量數(shù)據(jù)顯示,該區(qū)域平均每年會出現(xiàn)大約120萬次閃電,按一道閃電278度電來計算,一年就有大約3.336億度電,可以說是很可觀了,所以如果人類未來真的掌握了大量收集和儲存閃電的技術(shù),這里應(yīng)該就是一個收集閃電的理想?yún)^(qū)域。
好了,今天我們就先講到這里,歡迎大家關(guān)注我們,我們下次再見。
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