人工引雷的方法和意义浅析

郭红艳　陈立成　贾栋祥

[摘要]通过对雷电产生原理分析，阐述人工引雷的原理和目前人工引雷的主要方法，同时对人工引雷的重要意义进行简单概括。

[关键词]雷电 火箭 引雷

中图分类号：TN95文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2009）0110125-01

一、引言

众所周知，地球是一个表面带负电荷的球体，与其上空电离层表成一个空间电场，上空电离层带有与地球相等的正电荷，距地面100km处电势差约为300KV。由于地面大气的运动，经过冷热效应，形成云雨，这些运动着的云雨在空间电场、地磁场、地球引力的作用下，以及自身内部各粒子间互相摩擦，不断产生电荷，同时正负电荷在电场力作用下不断分离，电场强度也随之不断增大，当电场强度达到足够高（25～30KV/cm）时将引起强烈放电，放电包括雷云之间、雷云内部和雷云对地，即所谓的雷电。参见图1、图2、图3。

二、人工引雷的原理和方法

人工引发雷电是在适宜的雷暴条件下将雷电人为地引发到地面（目前广泛采用的是火箭拖带细金属导线的方法）。雷电发生前，云层中的电场将会影响地面上的电场。所以根据地面上的电场强度，可以大概推断云层中的电场强度，以确定“触”雷时间。当火箭飞到200－400米高度时，就在雷暴云和大地之间建立了一条放电“通道”，触发闪电的过程和自然闪电的过程是完全相似的。（见图4）

常用人工引雷技术：火箭-导线人工引雷技术。

用于人工引雷的所谓火箭-导线技术指的是向雷暴云发射一尾部拖一细长导线的小型火箭来触发闪电。火箭－导线技术的本质在于沿着雷暴云电场快速移动或伸长一细长导线。在火箭－导线技术中，火箭的作用只不过是起到快速牵引或伸长导线的作用。

引雷火箭是人工引雷的主要工具其外形及尺寸可与通常的防雹火箭相似，但在外弹道上又有较大的不同。其主要区别是火箭最大速度要限在一定值以下，否则，会把导线拉断而无法引发闪电，这个速度要根据导线所能承受的最大拉力而定。然而火箭也不能太慢，要达到一定的速度，该速度要大于带电粒子在电力作用下的迁移速度，以便火箭能冲破其尖端电晕放电产生的“离子屏蔽层”，从而产生连续流光传输，否则也不能引发闪电。

三、人工引雷的重要意义

我国是雷电灾害较多的国家，对雷电防护设备的检测，过去只能在高压实验室内进行，而在中纬度地区，由于雷电灾害大多由强雷暴系统的雷电活动引起，因此对其雷电放电参数的测量和了解对雷电灾害的防护是十分重要的，特别是雷电放电电流波形和近距离的电磁辐射场更是雷电防护的重要依据。

人工引雷实验的相继成功，研究结果丰富了中纬度地区强雷暴系统中雷电放电特征的认识。利用人工引发雷电技术，对雷电的放电电流和不同距离上的电磁辐射场进行同步观测，研究雷电的放电参量和物理过程，可为我们国家进行科学的雷电防护、制定具有我国自主知识产权的雷电标准提供基础数据。“人工引雷”提供了最接近真实的自然雷电模拟源，可对防雷设备机理及效果进行检验，结果更为可靠。

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。气候变化和雷暴雷电活动之间有着密切的关系，而人工引发雷电对雷暴电场和降水有明显影响，一般会导致降雨猛增和滴谱增宽现象。相关的模拟计算也表明，对冰雹云进行人工引雷可以使冰雹消减、降水增加。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。

帮助选育有价值的植物新品种。有研究表明，人工引发雷电所击地点的附近会产生很强的瞬间电磁场变化，这可能对作物或其种子产生变异影响。所以，进一步探明人工引发雷电导致植物突变的机理，将人工引雷变为影响植物育种的物理因素，以选育多种有实用价值的新品种还是一个值得进一步研究的课题。

另外，随着我国航天技术的发展，“人工引雷”也可为我国航空航天事业的安全保障提供一定的技术支持。