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一道闪电 一道闪电宽多少米

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一道闪电大约相当于多少度电?

约280度

一次普通闪电电压约为1百万伏特,电流约为2万安,持续时间约为0.1秒,所以一道典型闪电输送的能量大约在10亿焦耳。1度电(1kWh)大约是360万焦耳,因此从一道闪电中大约可获取280度电。

在2016年,挪威的一个山坡上突然出现了骇人的一幕,漫山遍野都是驯鹿的尸体,有的驯鹿还在垂死挣扎。相关部门经过调查之后得出了一个惊人的结果,这群驯鹿竟然是被闪电击中劈死的。

这些驯鹿当时正在集体迁徙,由于当时正是雷雨天气,而且驯鹿极其喜欢在这种糟糕的天气下扎堆,于是当闪电劈下,就导致了大规模的驯鹿群死亡。

相信大家几乎都见过闪电,也有很多小伙伴会产生这样的想法,如果将闪电可以利用起来,那么要剩下多少电费啊。对于这件事,科学家们也给出了自己的意见,那就是:想都别想!

因为首先捕捉闪电的难度极高,而且成本很大。捕捉闪电可不是像安装一个避雷针就可以了,闪电瞬间的功率非常大,回答道上万安培,所以必须要制造可以耐受强大电流的电棒,而且还要超级电容器,所以就有人经过推算,布置这样的一套装备最少也要35万英镑,如果在全球都安装这样的装置,最少也要花费600万亿人民币,而全球一年的GDP也还不到500万亿,所以造价太大了。

另外,人类可以从闪电中得到的能量也并不多。研究结果显示,一道典型闪电输送的能量大约在10亿焦耳,看似数值惊人。但事实上,1度电(1kWh)就有360万焦耳。 换算一下,从一道闪电中大约可获取280度电。

你知道天上一道闪电一般是多少度吗?人类有可能将闪电收集起来利用吗?

在夏季降雨时经常会伴有雷电,而天空的闪电和人类利用发电机发出的电,在物理本质上没有什么区别。闪电的形成是因为降雨时,水分子在有积雨的云层中不断地摩擦和分解,在云层的顶部形成了正电荷的静电,底部却形成了负电荷的静电。

一道闪电 一道闪电宽多少米(图1)

两种不同的静电相互碰撞,形成了闪电并且伴随着强光和高温,闪电发生时瞬间的高温可以达到1.7-2.8万摄氏度之间,甚至是太阳表面温度的3倍。而闪电不仅会产生在云层中,有时也会因为地面存在的正电荷,而产生连接到地上的闪电。

这种闪电击中地面上的大树和较高建筑物的事件也很常见,通常大树被击中后都会被烧焦,所以雷雨天气时不能在大树下避雨,较高的建筑物也会安装避雷针防止被雷击。

一道闪电 一道闪电宽多少米(图2)

既然雷电的威力这么大,电量也一定不小,而人类利用能源发电反而会浪费资源,有的还会造成环境污染,那是否可以将天然的电力收集起来使用,这样人类就不用为没有能源发电而发愁了。

事实上,想要收集雷电不仅技术非常麻烦,很难行得通,而且从经济的角度考虑,一次闪电的电量其实并不多。通常一道闪电的长度不等,从100米到几千米之间,输送的电量也会不同。但是根据科学家的研究,大部分的闪电一次产生的能量是10亿焦耳。

一道闪电 一道闪电宽多少米(图3)

这个数值看着像天文数字,但我们日常用的一度电就有360万焦耳的能量。换算一下,一次闪电平均产生的电量约是280度,也就够普通的5口之家一个月左右的用电量。这么看来的话,自然界中的闪电虽然看似威力大,但是电量却没有达到惊人的程度,更不存在收集一次一劳永逸的做法。但这只是一道闪电产生的电量,如果将全世界成千上万的闪电都收集起来的话一定会非常惊人。

一道闪电所产生的的电量一般只有280度,那么全世界的闪电加在一起有多少呢?人类能否收集到闪电为自己所用呢?

一道闪电 一道闪电宽多少米(图4)

闪电通常只在夏季高温降雨条件下才会产生,这是因为云层中电荷的运动需要大量的水汽运动。所以全球每年发生的雷电次数,加在一起也只有大约14亿次,而且这其中有四分之三都是云层中的闪电,无法到达地面也就更难进行收集。

剩下的四分之一到达地面的闪电,即使理论上可以收集。那么按照平均一次闪电产生的电量为280度来计算,3.5亿次的闪电产生的电力也就在1000亿度左右。而根据全球电力数据报告的显示,2021年全球的发电总量在28.5万亿千瓦时,也就是28.5万亿度。相比之下闪电产生的电量便是九牛一毛。

一道闪电 一道闪电宽多少米(图5)

并且这还是在理论条件下,以电量收集、传输过程中不会产生损耗来计算的。不过蚊子再小也是肉,在人类还没有完全掌握发电技术之前,闪电的巨大能量对于人类的吸引力是非常巨大的。

因此早在1752年,美国的物理学家富兰克林,就做过著名的风筝实验,雷雨天在风筝线的尾部绑上一把钥匙,发现风筝的麻绳纤维出现排斥现象时,用手握钥匙遭到了电震,虽然这种电流相对较小,但也非常的惊险。不过也因此证明了闪电就是普通的电,但后来的人们不断尝试收集闪电都失败了。

一道闪电 一道闪电宽多少米(图6)

在2007年的时候,就有科学家设计了一种叫作电容塔装置,希望能收集雷电,虽然在实验室中小规模的实验可以成功,但是现实实验最终还是遭遇了失败。而且据估算,即使你能够造出可以收集雷电的设备,也是非常高的巨塔,其造价更是非常昂贵,如果要在全球各地布置这种巨大的高塔,光成本甚至超过了全球一年的GDP总量,这还不包括其他设备的费用,可以说收集闪电是一种得不偿失的做法。

全球每年产生的地面闪电有1000亿度,但是想要收集闪电几乎不可能,那么收集闪电的难点在哪呢?

一道闪电 一道闪电宽多少米(图7)

虽然相对于全球一年28.5万亿度的发电量来说,1000亿度的电量只是很小的补充,但也相当可观的,但如今却因为无法收集就只能白白浪费。

首先闪电产生的时间非常短,一般都在0.01秒甚至更短的时间发生,所以尽管一次产生的电量不大,但是电压却非常强,一般可以达到100万-1亿伏特之间。而目前只有中国掌握最牛的特高压输电技术,其传输的电压在1000千伏左右,也就是刚刚100万伏特。

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接收的设备需要在极短的时间内承受极高的电压,而且闪电产生的瞬时电流在20000安培左右,对于接受设备来说,需要超级粗的导电棒来接受巨大的电流,还需要超级的电容来存储瞬间产生的巨大电量。目前最先进的充电汽车充一次电也起码需要半个小时,而对于收集闪电来说,便需要在0.01秒的极短时间内将电量存储起来,这也是一个巨大的考验。

假设人类能够造出这样强大的收集闪电的设备,如何让雷电一定集中到收集的设备上也是一个问题。因为雷电的产生是随机性的,不可能预测准确的位置。这和避雷针的原理不同,避雷针是被动式吸收雷电,而接收装置是需要主动吸引雷电。但是人工引雷的技术很难,成本也非常高。

一道闪电 一道闪电宽多少米(图9)

所以无论从收集还是存储传输,人类目前的技术还不支持收集雷电。不过雷电的产生也不是白白浪费掉了,在自然界中有非常大的作用,雷电发生时可以让空气中的氧气转化成臭氧,在空中形成臭氧层吸收紫外线等物质,还有雷电发生时会产生氮氧化合物降落地面,成为土地中的养料来源之一。所以即使雷电不能被收集使用,也不用感到惋惜,相反应该感谢雷电的存在,不过雷雨天气还是要做好避雷措施,不要随意在空旷的户外行动。

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