利用“闪电能量”的一种简易装置

摘要：普通闪电具有“巨大的自然能量”。如果能够储存、利用“闪电能量”，将是非常理想的“绿色能源”。“球状闪电”与普通闪电相比，具有“暂时”“储存闪电”的特点，可以尝试将“普通闪电”“转接”为“球状闪电”，把“普通闪电”的“能量”“暂时”“储存”在“球状闪电”产生的“火球”之中，然后再进行利用——至少可以首先考虑利用其热能。

关键词：闪电；自然能量；球状闪电；接转；储存能量；利用；

1.“雷击村”

湖南溆浦县境内的山背村,是远近闻名的“雷击村”。“雷击村”名字的由来，是因为最近这二十多年，雷电频频光顾山背村。山背村村民谈雷色变，一遇到天气阴沉、雷声轰隆，村民们都会不顾一切赶回家。 ［1］

闪电具有“巨大的自然能量”，如果能够储存、利用，将是非常理想的“绿色能源”，应该考虑利用“球状闪电”的特性，来尝试储存和利用“闪电”能量。

但是，闪电的电流可以很大，其峰值一般能达到几万安培，但是其持续的时间很短，一般只有几十微秒（1微秒=10-6秒）。所以，一般地，“闪电”在极短的时间内就会因“击穿”大气而“短路”，能量释放殆尽，难以得到利用。 ［2］

2.“球冠电容器”

如图1，用球心均为O，半径分别为R、r的“球冠R”和“球冠r”作为电极的电容器，称为“球冠电容器”。若设两电极间的距离为d=R-r，“球冠R”的面积为S，两极板间介质的介电常数为ε，则当R>r，r>>d，S>>d时，这个“球冠电容器”可以近似为一个“平行板电容器”，其电容C≈εS/d。

由“球冠电容器”组成的“LC电路”，称为“球冠振荡电路”。

图1

3.“一般闪电”

如图2，是同一个闪电300倍慢放中的三个截图。

图2

闪电在大气中向前传导时，正、负电极是相互“激发”而后击穿大气的，称为“双向激击”。在大尺度上表现为“阶梯先导”和“回击”，而在小尺度是表现为“球冠振荡”。

如图3，O点为一高压“点电极”，S为一“球冠电极”，点O与球冠S之间是大气或其他不良导体物质，O与S间的特高压在击穿绝缘体的过程中，将依次经过球冠……；经过球冠S2、“激击”电容为C2的“球冠振荡电路”，发生S2“球冠振荡”；……；经过球冠S1、“激击”电容为C1的“球冠振荡电路”，发生S1“球冠振荡”；……；经过球冠S、“激击”电容为C的“球冠振荡电路”，发生S“球冠振荡”。

由C≈εS/d可得：

f=1/(2∏√LC)= 1/(2∏√LεS/d)= 1/(2∏√Lε)﹡（√d /S),

于是，在其它条件不变的情况下，S越小f越大。

如图3，在一个由“点电极”O与“球冠电极”S组成的“球锥空间”中，如果O与S之间产生了足够的“特高电压”，那么这个“球锥空间”就可以被“双向激击”，依次连续发生“球冠振荡”……、S2、……、S1、……、S，产生不同频率的“电磁波”，并且呈“嵌套球状”分布，由外到里即由球冠S到点O，产生的“电磁波”的频率越来越大。由外向里，由球面向球心，产生的电磁波的频率可以从“可见波”频率，逐渐增大，有的可以达到紫外线频率、X射线频率，甚至出现伽马射线频率。［3］［4］

所以，还有“暗闪电”一说。 ［5］

图3

图4

我们考虑的问题是：如何才能延长“闪电”能量的存在时间，对闪电加以利用呢？

4.“球状闪电”

自然界中，还有一种比较少见的闪电，称为“球状闪电”。

球状闪电俗称滚地雷，闪电的一种，通常都在雷暴之下发生，就是一个呈圆球形的闪电球。这是一个真实的物理现象，它十分光亮，略呈圆球形，直径大约是15～30厘米不等。通常它只会维持数秒，但也有维持了1-2分钟的纪录。颜色除常见的橙色和红色外，还有蓝色、亮白色，幽绿色的光环。火球呈现多种多样的色彩。 ［6］

如图5，“球冠”状电极称为“球冠电极”。

我们认为：“棒电极”在球心O对“球冠电极”放电，可以产生“球状闪电”。 ［3］［4］

图5

“棒电极”在球心对“球冠电极”“超短时间内的高能”充电、放电，可以产生“球状闪电”，其机理为：“双向激击”、“球冠振荡”。因为“球冠振荡”的频率的不同，“球状闪电”内部呈现“嵌套球状”,由外向里频率由小到大，在可见光波段由外向里显现为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，而由外向里看，因叠加合成呈现白色，但是，当最外面的频率较小时，也可能是黄色或绿色或蓝色的；一个大“光球”，可以分离为两个或几个小“光球”，但其颜色将会“变深”。［3］［4］

图6

闪电按其在空气中发生的部位，大概可分为云中、云间或云地之间三大种类放电。

产生“球状闪电”的即时天气状况，可以等效于一个产生“特高电压”的“球冠振荡电路”。

若在云地之间，地面为“球冠电极”，则产生的“球状闪电”表现为“滚地雷”“火球”，若在云中或云间，云为“球冠电极”，则产生“球状闪电”表现为空中“光球”。

因此，可以说，如果发生在俄罗斯1908年6月30日上午的“通古斯大爆炸”，是一次“球状闪电”造成的，那么当时的“通古斯”就必须具备产生“球状闪电”的前提条件之一——半径巨大的地面“球冠电极”！

5.“实验尝试”

“球状闪电”与普通闪电相比，可以“暂时”“保存”能量，具有“暂时”“储存闪电能量”的特点，可以尝试将“普通闪电”“转接”为“球状闪电”，把“普通闪电”的“能量”“暂时”“储存”在“球状闪电”产生的“火球”之中，然后再进行利用——至少可以首先考虑利用其热能。

如图7，可以在“雷击村”，或其他发生“闪电”较多的区域，并且远离居民区的地方，放置一些大大小小的“棒电极——球冠电极”。“棒电极”树立于空中，用于招引闪电，类似于“避雷针”，但必须与其接地的支撑物绝缘，并且深入到“球冠电极”球心的顶端部位，越细越好——越细激发的“球状闪电”的能量越大。“球冠电极”的顶端接地，在其边沿接一导线引入水槽，在闪电放电时，产生的“球状闪电”可以沿导线进入水槽，“球状闪电”所含的部分能量——热能可以加热水，这样“闪电”的能量，就可以通过“接转”为“球状闪电”，再把可以“暂时储存能量”的“球状闪电”的部分能量——热能传给水，人们就可以利用热水用于工业生产或日常生活了。

图7

参考资料：

［1］《山背村里的“杀手”》中央电视台“地理中国”栏目2011-12-18

［2］《闪电》维基百科

［3］《“球状闪电”的产生机理》科学智慧火花

［4］《“闪电”的“运行过程”讨论》科学智慧火花

［5］《“暗闪电”产生的机理讨论》科学智慧火花

［6］《球状闪电》百度百科

［7］相关资料请参考《“空间场”——“能量负压”》

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