探索闪电

骆昌琴

狂风暴雨伴着闪电，总是令人胆战心惊。闪电的威力是巨大的，在一次雷雨闪电中，闪电刚放电时的电压约等于5亿伏。那么如此恶劣的天气，对于正在空中飞行的飞机来说，有没有影响呢？

美国空运界日益感到研究闪电对飞机影响的必要，他们将此事委托给美国航空航天局。20世纪中期，他们在弗吉尼亚州成立了一个雷暴公害研究中心。专家认为，要揭开闪电的秘密，最好的办法是深入闪电现场。

航天局选用了一架F—106B战斗机作为工具，实际上，这是一间飞行的闪电实验室，舱内布满了各种仪器、仪表，它们都是观察闪电的耳目。一旦碰上雷电，即能记录它的频率、幅度、电流、电压和它持续的时间等。

夏天的一个早晨，只见天空乌云密布，该机驾驶员布朗显得既兴奋又紧张，立即拉起机头直插云霄，迅速进入雷暴区域。“它像一条无头无尾的蛇，快得难以置信，弯弯曲曲地向飞机奔来。开始像是在我前方发生了一次爆炸，一条非常明亮的曲线一下裂成许多细丝，并立刻包住了机身前部，随即一声巨响，在舱内能清楚的听到和感到。”布朗事后回忆道。

该机自投入工作以来，进入雷压采样近1400次，被雷击中近700次，对闪电有了较多的了解。每次飞行归来，机身总是布满烧焦的斑迹，那是闪电给它留下的纪念。它平均每年飞行50次，通常在雷暴区飞行2～3分钟。有时它在地面雷达指挥下，进入电荷密布的云层，去触发闪电。此时的情况与上述迥然有异：闪电好似一分为二，剖成上、下两个层面，像是两段橡皮带，披在机身之上，可长达200米。精巧的仪器为我们揭开了许多闪电的秘密。例如，我们通常看到的一个闪电，其实并非一个，而是由多达20多个的组成物，其电流可达20万安培，而总的能量，要比人们想象的小得多，仅相当于美国一个家庭一年的耗用电能。由于闪电放电时间短促——1/200万秒，所以功率很大。

雷电一般总是在恶劣气象中形成的；但有时，在晴朗天气也会出现这一过程。此时，空气中的原子有许多被电离成阴、阳离子，它们具有较高的能量，当其相互接触时，就放电或闪电，被称作云际闪电。另外一种是云地霹雳闪电，我们对它了解甚少，只知一股看不见的电流（阴离子）从云霄直向地面奔来，近地面时，另一股电流（阳离子）从地面迎头窜上，相遇即行放电，形成了明亮的树枝形放电通道。此时雷电使周围的空气温度，一下升至3万度左右，这也是霹雳发出巨响的原因。它比云际闪电所含的能量大得多，可选2×10 千瓦，相当于一个大型发电站的发电量。

一般来说，闪电对飞机的危害很小。因为金属的机身就像一根避雷针，绝大部分电流都在机身表面通过。电流的“集肤效应”，使得机内的人和物都安然无恙。

如此说来。航天局的研究是否没有什么价值呢？不，得出上述“避雷针”的结论正是时候。因为进入21世纪，为使飞机变得更轻更坚韧、速度更快，机身都采用铝合金和树脂纤维的混合材料。这样失去了全金属机身的屏蔽飞机，一旦遇上闪电，机内电子系统将产生明显的影响，增加了危险，那么遇到这种情况該怎么办？为此有关专家在飞机的外壳中植入了一个类似纱布的金属网，而这层金属网遍布整个外壳，这层金属皮肤仅在飞机外部导电，电流是无法进入内部的，当然连接燃料箱的电子器件都被严格屏蔽，不会受到外部脉冲干扰，这样飞机即使在电闪雷鸣的恶劣天气中飞行，也不会受到影响。