探析雷电形成原理、危害及雷电灾害防御措施

探析雷电形成原理、危害及雷电灾害防御措施

高志军

河南省濮阳市气象局  457000

摘要：随着高层建筑的不断涌现和电子信息系统的广泛应用,雷电灾害也日益成为人们日常生活中的重要危害之一。每年夏季，全国各地都会发生雷击灾害事故，诸如电子信息系统遭到破坏、通讯中断、建筑物被毁、甚至危及人的生命安全，因此造成不可估量的经济损失。本文将主要针对雷电形成原理进行阐述，同时对雷电灾害有效防御措施展开探讨。用以提醒人们不可小视雷电危害，利用科学知识防御雷击灾害，将雷击灾害的损失降到最低限度。

关键词：雷电；形成原理；危害；防御措施

引言

存有旺盛对流的积雨云为雷电主要形成场所，因此，雷电出现时往往伴有强风、暴雨、冰雹等自然气象。积雨云通常顶部能够达到二十公里，上部常常生有冰晶，当冰晶处于凇附、水滴破碎、对流空气等状态时，其中便会产生电荷。与其他电荷相比较，云中电荷分布状态相对较为复杂，但是站在总体角度上来看，积雨云上部分主要以正电荷为主，下部分则为负电荷，因此,积雨云中间部分便成为一个电位差，这一差值达到一定程度后便产生放电效果。

1雷电形成原理

雷电作为一种自然现象，是由于大气中带电粒子在电场作用下发生放电现象而产生的。雷电的形成原理可以分为以下几个方面。第一，大气中的电荷分布不均匀。大气中的电荷分布不均匀是雷电形成的基础条件。大气中的正负离子分布不均，形成了电场。在地面和云层之间，电场的强度随着高度的增加而增强，当电场强度达到一定的值时，就会引发雷电放电。

第二，云层内部的运动和碰撞。云层内部的水蒸气、冰晶等微粒在运动和碰撞的过程中会相互摩擦，从而形成静电。当云层内部的静电累积到一定程度时，就会引发雷电放电。第三，大气中的电场和地面的电场相互作用。当大气中的电场和地面的电场相互作用时，也会引发雷电放电。这种情况通常发生在云与地面之间形成的电场强度较大的情况下。

第四，不同云层之间的电荷分布不均匀。不同云层之间的电荷分布不均匀也是形成雷电的原因之一。当不同云层之间的电荷分布不均匀时，就会形成电场，从而引发雷电放电。总之，雷电的形成原理涉及到大气中电场的作用、云层内部微粒的运动和碰撞、大气中的电场和地面的电场相互作用以及不同云层之间的电荷分布不均匀等多种因素。

2雷电的危害

2.1造成人员伤亡

雷电是一种高能量放电现象，当它发生时，会产生高温、高压、高电流的电弧和电磁场，甚至雷电可能会直接击中人身，这些现象会对周围的物体和人体造成巨大的危害。据统计，全球每年因雷电而导致的人员伤亡达到数千人，其中包括重伤和死亡的情况。

2.2导致火灾和爆炸

雷电的高能量放电现象也会引起火灾和爆炸。在雷电发生时，电弧和电磁场会引起物体的电离和热化，从而产生火花，引起火灾和爆炸。全球每年因雷电引起的火灾和爆炸事件不在少数。

2.3导致电器设备损坏

雷电放电所产生的高电压和高电流也会对电器设备造成损坏。当雷电放电时，会产生大量的电磁波和电磁干扰，这些波和干扰会干扰电器设备的正常工作，甚至会导致电器设备的损坏。

2.4造成农作物损失

雷电放电所产生的电弧和电磁场会对农作物造成损失。在雷电发生时，电弧和电磁场会产生高温、高压的气体，这些气体会对农作物造成烧伤和破坏。每年全球因雷电造成的农作物损失是相当巨大的。

2.5导致交通事故

雷电还会对交通事故造成影响。当雷电发生时，电磁场会对车辆的电子设备产生干扰，从而影响车辆的正常工作。此外，雷电也会引起突然的闪光和巨响，这些现象会对驾驶员的视线和听力造成干扰，从而增加交通事故的发生率。

2.6损坏建筑物

雷电对建筑物的危害主要表现为两个方面：直接击中和感应影响。当雷电直接击中建筑物时，可能会引发火灾、爆炸等严重后果。而感应影响主要表现为雷电场对建筑物的电磁影响，可能造成电器设备故障、电磁波干扰等问题。因此，建筑物必须采取适当的防雷措施，例如安装避雷针、接地系统、避雷带等，以减少雷电灾害对建筑物的危害。

3雷电灾害的防御措施

3.1安装避雷针

避雷针是一种能够吸收雷电能量的装置，通常安装在高层建筑物的顶部。避雷针能够将雷电引向地面，从而减少对建筑物和人员的伤害。在安装避雷针时，需要注意其材料和质量，同时也需要定期维护和检查。

3.2建造接地系统

接地系统是一种将电荷引入地下的装置。通过建造接地系统，可以将雷电引向地下，从而减少对建筑物和人员的伤害。建造接地系统需要考虑以下几点：第一，需要选择合适的接地材料。通常使用的接地材料有铜、铝等金属材料。第二，需要挖掘合适的地下深度，以确保接地系统能够有效地将电荷引入地下。第三，需要考虑地质条件，因为不同的地质条件对接地系统的效果有不同的影响。第四，需要注意接地系统的质量和维护。接地系统的质量和维护决定了其对雷电的防御能力以及使用寿命。第五，应该定期检查接地系统的运行情况，及时发现问题并进行维修或更换。

3.3安装避雷带

避雷带是一种安装在建筑物周围的导电带，能够将雷电引向地下，从而减少对建筑物和人员的伤害。在安装避雷带时，需要注意其材料和质量，同时也需要定期维护和检查。

3.4避免在雷雨天气进行户外活动

在雷雨天气进行户外活动是非常危险的。雷电可能会直接击中人体，引起电击伤害，还可能引发山洪、泥石流等其他灾害。因此，在雷雨天气进行户外活动时，必须注意安全。最好的方法是尽量待在室内，并避免靠窗户或使用电器设备。如果必须进行户外活动，应选择安全地带，并且避免在高处或开阔地区停留。还应注意以下几点：不要站在高大树木下、不要靠近金属物体、不要在开阔水面停留等。在遭遇雷电时，应尽快离开危险地带，躲避到安全的地方。如果遇到雷电击中人体的情况，应立即拨打急救电话，进行急救处理。

3.5在室内避雷

在雷雨天气，应尽量待在室内。在室内应避免靠窗户或者使用电器设备。同时，也要确保室内的电线和设备有良好的接地。雷雨天气下，雷电可能通过电线、电话线等进入室内，造成电器设备的损坏，甚至危及人员安全。应该尽量避免在雷雨天气下使用电器设备。如果必须使用电器设备，应该使用带有保护功能的插座，并使用保护器、接地线等设备。应该关闭电视、电脑等电器设备，以免影响到设备的正常使用。尽量使用手机等无线设备，以减少雷电通过电线进入室内的风险。如果在室内发现电器设备冒烟、发热等异常情况，应该立即关闭电器设备，并拔掉插头。如果遇到雷电击中室内的情况，应该立即关闭所有电器设备，并避免接触金属物体。如果遇到电击伤害，应该立即拨打急救电话，进行急救处理。

3.6加强防盗门窗的接地

在安装防盗门窗时，应注重其接地的质量。如果接地不良，容易导致防盗门窗被雷电击穿，从而造成安全隐患。

3.7定期检查防雷设施的运行情况

对于已经安装的防雷设施，需要定期检查其运行情况。如果发现问题，应及时修复。同时，也需要定期更新和维护防雷设施。

结语

由于造成雷击灾害的形式不同，防御雷电采取的措施也不同，但不管防护措施做得有多好，也不可能100%的防御雷击，只能将雷击灾害降低到最低限度。而对雷暴本身产生的冲击波是没有办法防御的，只能将建筑物的牢固度、抗震性提高到最高限度，才能避免雷暴冲击波的影响。

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作者简介：高志军（1967.08）男，汉，河南清丰人，本科，中级，从事研究方向或职业：雷电灾害防御。