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探讨一下:雷雨天户外打手机是否易遭雷劈

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绿野的革命者,中间的地带。

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发表于 2013-7-22 16:07:21 | 显示全部楼层 |阅读模式
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看行版大兵队在西灵的遭遇有感。雷雨天户外打手机是不是容易招雷,包括手机/手台是不是需要关机以避免招雷?

搜到一篇专业人士的文章,昆明昆雷电力科学研究所梅忠恕教授的《居庸关长城雷击事件分析》,可以参考一下(搜到的都是转载,没有原始出处,图也都没有):

梅忠恕,《居庸关长城雷击事件分析》,《中国防雷》,2005年第3期。

摘要:居庸关长城游客遭雷击15人昏迷送医院救治,虽未造成伤亡,但其影响很大。有关防雷监管部门再次将原因归罪于手机引雷,暴露出我国防雷监管的软肋。本文对事件进行了分析,这是一次雷击感应电流的伤害事件,原因在于了当地缺少了避雷针的保护。

关键词:雷击伤害,手机引雷,雷击电容感应,感应电流伤害

一、 前言
2004年7月23日下午3时许,居庸关长城8号烽火台遭雷击,在烽火台内避雨的游客被雷击几乎全部倒下,其中15名游客昏迷送医院救治。事后有关防雷管理部门对雷击原因提出了"手机引雷"之说,并通过社会媒体发讲话,做指示,"提醒市民和游客,切忌在雷电时使用手机"。为了给此次雷击事件一个正确的认识,引导民众采取正确的防雷措施,本文从雷击事件的发生和发展进行了分析,指出,此次雷击是典型的雷电电容感应电流伤人事件。

二、 长城雷击事件简介
居庸关长城是我国万里长城的一部分,它坐北朝南,地势东低西高,南低北高,而以东北和西北方向最高。从南关到北关有两条公路将整个居庸关长城分为东西两部分。在东部有烽火台6座,标号从1至6;而在西部有烽火台9座,标号从7到15。此次遭雷击的8号烽火台位于南关以西,接近南关,与南关之间还有7号烽火台,如图1所示。

在居庸关长城范围内共安装有13颗避雷针,组成一个防雷系统,如图1所示。但该防雷系统存在严重的缺陷,就是在8号烽火台附近没有避雷针。与它相邻的7号烽火台有一根36m高的避雷针,可是由于离得太远,并且8号烽火台还比那根避雷针高出200多米,因此得不到它的保护。

时值夏季高温,久雨初晴的居庸关长城地区土壤非常潮湿。当时正值中午时分,从地面蒸发的大量水汽,依山势上升,形成强大的上升气流,极易在山坡迎面形成雷电。

当时游人很多,遇雨,都拥挤在8号烽火台内避雨。一个雷打下来,在烽火台内避雨的游客全部被击倒地,其中有15位游客被击昏迷,送医院救治。幸好无人受伤,当天下午他们都先后出院。

这次事件只是一次普通的落雷事件而矣,落雷就在8号烽火台附近,雷击点不祥,可能是山坡地面,也可能是周围树木。值得庆幸的是没有直接击到8号烽火台,否则烽火台将被击坍塌,在其中避雨的人们受到的伤害就远不只昏迷了。

落雷的原因本十分清楚,就是在8号烽火台附近没有避雷针。

图1 居庸关长城8号烽火台平面图

三、 我国防雷监管的软肋
有关防雷监管部门赴现场做了调研后,却公布这次雷击原因是"游客遭雷击系在雷雨天气使用手机引发感应雷所致"。

将雷击伤人原因定性为"手机引雷",这是第二次了。

去年在张家港也发生过一次雷击致两人死亡的事件。事后气象管理部门解释为"手机引雷"的结果。说什么"手机频率跳跃性增强,这容易诱发雷击和烧机"。

对此错误的解释,我国防雷界一年来在几个防雷杂志和网上防雷论坛上进行过讨论,指出这种解释是不科学的和错误的。而我国个别防雷监管者们和专家们,似乎并没有阅读防雷杂志,更没有参加网上防雷论坛的讨论,自然也就未能从中得到学习和提高,吸取教训。

与2003年那次不同的是这次的社会影响更大更广泛。有关防雷负责人通过全国众多社会媒体发讲话,做指示,大谈如何避免和防止手机引雷,形成全国性的防雷笑话。

不知是个别防雷监管人士一时糊涂,欠思考而开了"黄腔",还是为了给居庸关长城管理部门开脱责任,拿手机当替罪羊?因为打手机者是一位外国旅游老人,他打手机引来了雷,雷击伤了其它众多游客,自然无法追究外国老人的责任。于是,居庸关长城管理部门和有关防雷监管部门谁也没有责任了。

监管部门定下了手机引雷的结论,总还得寻找一些理由来解释,以表明这一结论的权威性。以下就是个别气象防雷监管者们对手机引雷的原由和解释:
"据介绍,手机电磁波是雷电很好的导体,能在很大的一个范围内收集引导雷电"。
"在使用手机时,手机会发射电磁波,如遇高空向下电流极易造成雷击"。
"在雷雨天气,手机开通电源都极易引来感应雷,而在雷击区打手机,手机无疑就充当了避雷针的角色。"
"据研究,如果手机信号过强,有时连避雷针也不起作用。"
"今后将在旅游景区内的醒目位置加设警示牌,向游客宣传在雷雨天气关闭手机等避雷常识。"等等。

于是,居庸关长城管理部门紧急制定防雷新措施,今后遇到雷雨天,管理处将在醒目位置张贴告示,请游客关闭手机后再登长城。管理处在游客较多的西段长城每50米安排3名保安人员,看到有游客打手机立即制止,每个岗哨将配备担架和对讲机以应对突发事件。

其实,电磁波不导电,也不会导致空气电离,这是中学物理学的常识。一个普通的中学生也不会在这个问题上出错,而我国的个别防雷监管者却一再闹出笑话。这充分暴露出我国防雷监管的软肋!

居庸关长城管理部门没有从防雷系统的不足查找原因,予以改进,而是将雷击事件的原因怪罪于游客。为防止游客在雨天打手机,他们制定了防雷新措施:"看到游客打手机立即制止","每个岗哨将配备对讲机以应对突发事件"?

我们防雷工作者看到这样的措施不觉得好笑么?可以肯定,我国的防雷工作者们都笑不出口。

请问,对讲机是否也会发射出无线电信号?对讲机的无线电信号是否也是电磁波?它是否也会成为"雷电的很好的导体","在很大的一个范围内收集引导雷电",开通手机电源是否也会"极易引来感应雷"?

其实,只要稍做思考和分析,"手机引雷"的错误就不会犯了。

如果手机的无线电电磁波会引雷,遭雷击,那各种无线电、电视广播天线,各种无线电通信天线在雷击时都得遭雷击了,它们还能正常工作吗?天上飞的飞机与地面的联系全是依靠无线电通信,那它们在雷雨时不就完蛋了吗?

如果电磁波是雷电的很好的导体,那我们的充满了各种电磁波的整个天空不都成了"很好的导体",我们身在导电的空气中,怎么生存?

如果手机能够引雷,那我们的防雷不是变得非常简单了吗?何必安装避雷针,只要在需要防雷的地方放一台手机不就成了吗?

希望我们的防雷监管者们多一分思考,多一些学习,要在提高防雷知识水平上下功夫,否则如何完成国家交付的任务?

四、 长城雷击事件的分析
4.1 对地雷击发展过程简介
当雷云起电,电荷逐渐增加,雷云周围电场逐渐增强,局部达到产生游离放电的条件时,从雷云出发的放电就开始了。最初的放电是电晕放电(corona discharge),随着电场的增强,在电晕放电中出现火花放电(spark discharge)。随着火花放电长度的增加而形成刷状放电(brush discharge)。刷状放电呈现断续的刷状形式,放电逐步发展,每次放电都比前一次更强,推进得更远。火花放电和刷状放电都属于流柱放电(streamer discharge)范畴,流柱放电的发展,以连续和步进的方式向前(从空间来说,向下)推进,转变成先导放电(leader discharge)。先导放电比较火花放电来说,并不明朗,而是较暗,先导通道难于用肉眼观察。在先导放电的头部,仍保持可见的火花放电形式。先导放电以步进方式向下发展并逐步向地面推进,其速度约为(1 8)×105 m/S。先导通道的轴向场强并不大,一般不超过100V/cm。由于雷云对地的电压很高,而先导通道的压降又不很大,因此先导头部的电压很高,先导头部周围的电场强度很大。当先导头部逐步接近大地时,其电场急剧增强。当这个电场强度达到某临界值时,在这个电场的作用下,从大地上的某一物体上将发展出迎击先导,在高电压专业上称"最后的一跳(final jump)"。当迎击先导与下行先导相遇时,雷电主放电通道就贯通了,于是雷云中的电荷通过此放电通道流向大地,并形成主放电雷电流,同时产生强烈的声光效应(图2)。人们听到的雷声,见到的电闪就是雷电通道内的主放电雷电流形成的。

在雷电先导的发展阶段,先导的发展路径是随机的,不确定的。直到先导头部与地面的距离达到出现迎击先导时,最后先导的发展才受到地面的影响而确定。

图2 雷电先导的发展过程
雷云中电荷量越大,下行先导的发展越快,在下行先导头部的电场强度就越高,能诱发出迎击先导的距离就越大。诱发迎击先导的这个距离称最后的闪络距离,即击距,可按"电气-几何模型"理论进行计算,在防雷保护规程中击距也称为滚球距离,或滚球半径。滚球半径越大,意味着下行先导头部的电场越高,其对应的雷电主放电形成后的雷电流就越大。因此,滚球半径直接与雷电流的大小有关,在国标《建筑物防雷设计规范》GB 50057-94中,滚球半径(距离)用以下公式表示:

式中,hr为滚球半径,即击距,单位m;I为雷电流的幅值,单位kA。
对应第一类、第二类和第三类防雷建筑物的相应的滚球半径分别为30m、45m和60m,它们分别对应的雷电流为5.4kA、10.1kA和15.7kA。

实际上,一次雷电过程中含有多次雷电流的闪击。由于我们这里只讨论雷击对人们的危害,而对雷电发展的复杂过程就不做深入介绍了。

4.2 雷击前的预兆和感觉
当人们行走或处于空旷的场地或田野里,遇到黑压压的乌云,如果云层越来越低沉,似有黑云压顶之势时,就要担心雷电的来临了。好在这些现象是明显的,容易感觉到的,每遇这样的情况,人们首先想到的就是如何找安全地方躲避,防止遭受雷击。

当雷电先导头部的发展到达离地面的距离接近击距(即滚球半径)时,即距地面的距离约60~100米时,邻近地面上的电场强度就会激剧增大。如果人们正好处于这个地区范围内,就会有头发、眉毛竖立起来的感觉,这就意味着雷击的危险正降临而来。如果一个人没有强烈的防雷保护意识,这样的感觉通常是不明显的,或者难于察觉到的。所以我们要善于根据我们所处的地形环境、气象条件以及经验来观察、判断,我们是否处于危险之中。在雷雨季节,我们随时都要有防雷和自我保护的意识。

要做好防雷,重要的是通过雷电科普知识的介绍,告诉人民大众,雷击伤害的类型,它们的特点和表象,以更好地减少和防止雷电的伤害。

4.3 雷击感应电流的伤害
当雷电先导以极快的速度发展临近地面时,先导头部的体积也越来越大,在先导头部与人的身体之间就有电容C。先导头部中有大量的电荷,这些电荷有的是从雷云沿先导放电通道流到先导头部的,而更多的电荷则是在先导放电通道和先导头部中因碰撞游离和电子崩产生的。当它降临到人们的头上时,通过电容C在人们的头部和全身感应出与雷电电荷极性相反的异号电荷,如图3所示。需要指出,无论人们是在空旷的野外,还是在室内,雷电的感应现象都是存在的。当人们的头部和全身感应出异号电荷后,在先导头部与人之间就形成了一个很强的电场。这时,此人就处于极端危险的可能遭受直接雷击的状况。如果侥幸雷击没有对人体发生,而是对旁边的树木或别的突出物发生。随着放电,一声雷呜,雷电先导中的电荷立即获得释放,在人体上感应出的电荷也失去束缚,成为自由电荷。这些电荷立即向大地泄放。这是一股幅值巨大但时间极为短暂的雷电感应电流。在人体内将流过的感应电流i为:

式中,C为人体与雷电先导头部之间的电容,du/dt为雷电先导电压的变化率。

图3 雷电感应电流对人体的伤害
左:空旷地形 右:室内

由于雷电先导邻近人体,先导头部的体积也十分巨大,因此电容C不是一个小的数值。由于雷电先导的突然降临,又迅速释放,因此电压变化率du/dt也是巨大的。这样,流过人体的感应电流数值也会很大。人们受到这个电流的冲击,虽然不死,但也将震昏或休克。

还需指出,即便人们处于室内,如果屋顶和墙壁不是由具有屏蔽作用的接地的金属材料组成,而是一般的砖石、木材或纸板等建筑材料,或在雷电先导头部与人头顶之间有其它的隔离物,这种感应电流也不能避免。因为隔离物不能减小人与先导头部之间的电容,仅有可能保护人体不遭受直接雷击(图3)。
属于这种伤害事件的典范实例是最近发生在长城居庸关8号烽火台的雷击事件。长城雷击事件15位受害者之一的南昌游客罗丽称,当时她一只手扶着城墙,雷击时感到手心发麻。受伤的所有游客都是暂时的昏迷,经送医院抢救,当天都相继出院。从报导看,雷电并没有击到城墙上,而是击于城墙以外的空旷地方,否则受直接雷击处的城墙会有坍塌。再之,若城墙受雷击,在烽火台里面避雨的人就不仅是昏迷,而是要受到更为严厉的有生命危险的旁侧闪击了。特别是一只手扶城墙的罗女士,在雷击时只是感到手心发麻,如果城墙遭雷击,她受到的将是接触电压的伤害,那就更严重了。那样她或许自己就没有感觉的余地了。这都表明,避雨的游客受到的是雷电感应电流的电击。

感应电流伤害更多的是发生在人们避雨的低矮简易建筑物中,如田间地头的避雨窝棚,或者旅游帐篷内。这类简易建筑物通常都没有避雷装置,它在平坦的田野里又显得比周围的植物高得多。如果雷直击此类简易建筑物,在其中避雨的人很容易受雷直击伤亡;如果雷没有直击建筑物,而是击到近旁某地某处,那在屋内的人也会受到雷电感应电流的伤害。

如一群人在树下,或在窝棚内遭受雷击,其中一部分人死亡,而旁边有一些人却只被击昏。这些被雷电击昏的人,就属于雷电感应电流的伤害。

五、 结论与讨论
5.1 长城雷击事件是一次典型的雷击感应电流伤害事件,根本与打手机无关。
5.2 有关防雷管理部门将类似的雷击事件的原因解释为"手机引雷",暴露出了我国防雷监管的软肋。
5.3 要防止雷害的发生,最主要的还是按防雷规范的要求装设足够的防直击雷保护设施。
5.4 我国防雷的监管者们,应加强学习,提高防雷知识与管理水平。

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发表于 2013-7-22 16:26:17 | 显示全部楼层

学习了,那在户外如何避免遭受感应电流的伤害呢?

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发表于 2013-7-22 21:29:52 | 显示全部楼层

好贴

科普辟谣。
民间看似有道理、但实际缺乏科学依据的说法确实很多。

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 楼主| 发表于 2013-7-23 11:06:38 | 显示全部楼层

避免雷击可以避开高处/树下/窝棚/帐篷,降低自己高度等;避免感应电流好像没啥办法吧

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发表于 2013-8-2 21:50:59 | 显示全部楼层

迎击先导的产生与所在位置的大地电阻有关

    高点与雷云近,容易发展出迎击先导,容易被雷击.但是也不绝对,如果因为地下成分的不同,高点地下的电阻比周围大许多,高点反而不容易被雷击.有些空旷的高地上孤零零地生长着一棵树,几百年也没遭雷击,可能就是这个原因.
    对于雷击感应电流的伤害,我觉得无解 ,靠运气,最好雷雨天别爬山.

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发表于 2013-8-15 11:15:04 | 显示全部楼层

网上搜了一圈,总结如下,权作参考

- 携带手机,或者拨打手机,不会增加被雷劈的概率。如果手机有这能力,那做个大号手机防雷好了,要什么避雷针啊。
- 万一不幸被雷直接劈了,啥也别说了,祈祷你死得好看一点吧
- 被感应电了,手机,耳机线,或者其他金属物品,会聚集能量,造成局部的严重伤害。所以把手机,手台,登山杖等等扔地下还是有道理的
- 野外,感觉雷电接近,应该双脚并拢,在低洼处,低头,蹲下,堵上耳朵。一个近距离的炸雷,很可能没电着你,但是震坏了你的耳朵。 [sign][img align=left]http://lh3.ggpht.com/flei2000/SFiZ7Es-HLI/AAAAAAAABlk/mRb-0bjxGBU/s144/20060309150504_05.gif[/img][/sign]
探讨一下:雷雨天户外打手机是否易遭雷劈 老和山客 2013-07-22
学习了,那在户外如何避免遭受感应电流的伤害呢? afei 2013-07-22
避免雷击可以避开高处/树下/窝棚/帐篷,降低自己高度等;避免感应电流好像没啥办法吧 老和山客 2013-07-23
好贴 休闲泡沫 2013-07-22
迎击先导的产生与所在位置的大地电阻有关 出没在山里 2013-08-02
网上搜了一圈,总结如下,权作参考 江北 2013-08-15
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