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匯聚閃電 ALL THE LIGHTNING

Q.如果某一天全世界發生的所有閃電都同時出現在一個地方,那麼那個地方會變成什麼樣?

——特雷弗·瓊斯


A.人們常說閃電不會兩次擊中同一個地方。

「人們」錯了。從進化角度來說,這種說法能夠流傳下來有些不可思議,因為相信這個說法的人應該會在進化的過程中慢慢被剔除出人類大家庭。

這就是進化的淘汰法,對吧?

人們一直在找尋方法從閃電中獲取電能。乍一看這個想法有板有眼,畢竟閃電就是電嘛,1而且在閃電中確實有大量的能量。不過問題在於如何誘導閃電擊中你指定的地點。2

普通的雷擊攜帶的能量夠一間民宅用上兩天左右,這意味著即使是像帝國大廈這樣每年被閃電擊中大約100次的地方,雷擊產生的電力甚至不夠照明用電。

就算是在像佛羅里達和剛果東部這種閃電頻繁的地區,地面接收太陽照射帶來的能量也要比雷擊帶來的能量多上100萬倍。通過雷擊發電有點像靠龍捲風驅動的風力牧場:完全不切實際嘛。3

特雷弗的閃電

在特雷弗設想的場景中,全世界所有的閃電都集中到了一個地方,這麼看起來靠雷擊發電的想法一下子就變得很有吸引力了哎!

之前說到閃電「都發生在一個地方」,那麼我們不妨假設所有的雷擊都緊緊地並排排列。一次雷擊的主閃電通道——攜帶電流的那一部分——的直徑約為1厘米。我們假想中的閃電束包含了約100萬個獨立的閃電,這意味閃電束的直徑約有6米。

每個科學作家都總是喜歡把所有東西和扔在廣島上空的原子彈相比較,4那麼我們也拿原子彈來作為參照物:我們的閃電束將會向空氣和地面注入差不多相當於兩顆原子彈爆炸產生的能量。

更直觀地來說,產生的電力足以驅動一台遊戲主機加等離子電視運行幾百萬年,或者支撐全美的電力消耗——5分鐘。

閃電本身的寬度不會大於籃球場中圈的寬度,但由此產生的大坑將和整個籃球場不相上下。

在閃電束中,空氣被電離成具有極高能量的等離子體,閃電產生的光和熱會瞬間引燃幾千米範圍內的地面,產生的衝擊波會將附近地區夷為平地。總的來說,把它和原子彈相比並不牽強。

我們能保護自己嗎?

避雷針

避雷針的工作原理一直有爭議,一些人聲稱避雷針其實是通過主動將地面中的電荷釋放到空氣中去,降低雲層與地面之間的電勢差,從而降低閃電發生的幾率來避開雷擊。美國消防協會目前並不認可這種說法。

我不清楚美國消防協會對特雷弗設想的巨大閃電柱作何評論,但光靠避雷針是保護不了你的。一根直徑1米的銅電纜理論上能夠承受住閃電產生的瞬時電湧而不會熔毀,但當閃電沿著銅棒來到底端時,由於地面的導電性能不像銅棒那麼好,熔融岩石產生的爆炸還是會將你家夷平。5

卡塔通博閃電

把全世界的閃電都集中到一個地方顯然是件不可能的事,那如果只是把一個區域的閃電集中到一起呢?

地球上沒有一個地方持續有閃電發生,但委內瑞拉有一個地方閃電極為頻繁。馬拉開波湖西南角附近有著一種奇怪的現象:永不停息的夜間雷暴。有兩處地方幾乎每晚都有雷暴形成,一處是湖的上方,另一處是朝西方向的地面上空。這些雷暴每2秒鐘就能產生一道閃電,使得馬拉開波湖成了世界閃電之都。

如果有人設法把一個晚上的卡塔通博雷暴產生的閃電通過一根避雷針傳導下來,並用它來給一個巨大的電容充電,儲存的能量足夠讓遊戲主機加等離子電視工作將近一個世紀。6

當然了,如果你真的這麼幹,那個古老的說法可能需要再修正一下了。

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1.來源:我三年級的時候在阿薩旺普塞特小學穿成本·富蘭克林的樣子給同班同學進行的一個演示。

2.而且我聽說閃電從不兩次擊中同一個地方。

3.萬一你對此感興趣的話,我確實計算過用經過的龍捲風驅動風力發電機的可能性,得到的結果是它比從閃電中收集電能還不靠譜。龍捲風走廊核心地區平均一個地方每4000年才會有龍捲風經過,即使你設法收集到了颱風的所有能量,從長期來說發出的平均電力還不到1瓦。不管你信不信,類似的想法真的有人嘗試過。一家叫作AVEtec的公司曾經提出過建造「渦旋引擎」的設想,這種引擎會產生人造龍捲風,並用它們來發電。

4.尼亞加拉大瀑布的總輸出功率相當於每8個小時引爆一枚投在廣島的原子彈!投在長崎的原子彈的爆炸能量相當於1.3個廣島原子彈!作為比較,大平原上的微風攜帶的動能也相當於1個廣島原子彈。

5.反正你家也已經著火了,因為空中的等離子體放出了大量的熱輻射。

6.由於馬拉開波湖西南岸沒有移動數據網絡覆蓋,所以你需要購買衛星運營商的網絡服務,這通常意味著延時會高達幾百毫秒。