閃電是自然界中最美麗的風景之一,但同時,它也是對人類最致命的災害。我們現在知道,閃電的溫度比太陽表面的溫度還要高。在古代,閃電被看作是對壞人的懲罰;而在近代,人類一直想要利用閃電,把閃電當成一種致命的武器。玩過《紅色警戒》的人肯定知道,在遊戲中有一種武器叫做“閃電風暴”,它會召集一大堆閃電破壞敵人的基地。遊戲中的事能當真嗎?事實上,在1960年代,有一些科學家就曾提出,使用閃電作為武器。這個想法到底要如何實現,我們首先要了解閃電的原理。
閃電的原理
在一場大風暴中,雲就像是一個充滿電的容器,它的上部帶的是正電荷,下部帶的是負電荷。不過,關於雲是如何獲得這些電荷的,科學家目前還沒有統一的認識,但是下面這一說法可以提供合理的解釋。
地球存在著一個巨大的水循環,地球表面的水會蒸,然後在高空中低溫下凝結成小水滴或小冰晶。隨著這個水循環的繼續,正在上升的小水滴可能與其它正在冷凝的水發生碰撞,而正是這些碰撞導致電子被不斷擊落,發生電荷分離。因此,雲的下部累積了越來越多的電子,它就顯示出負電荷;而云的上部由於失去電子,它就顯示出正電荷。
隨著電荷的積聚,產生的電場強度也越來越強。由於雲層底部帶的是負電荷,地面受其電場影響,它表面的電子會被排斥到深處,從而表面顯現出負電荷。現在,只要等到電場足夠強,能擊穿空氣,就會在雲層和地面間形成閃電了。
階梯先導
閃電並不是一條直線,通常有許多電離空氣的獨立路徑,這些路徑被稱為階梯先導。階梯先導向地面傳播的路徑是彎曲的,並不是一條直線,這取決於空氣電離的難易程度。閃電是很聰明的,它走的路線都是比較容易電離的空氣路徑。
另外,電場形狀會極大地影響電離的路徑。如果地球表面的電場不平行,而是有一個地方強度更突出,那麼閃電擊中這個地方的概率就會較大。一般來說,尖端比較容易擊中閃電,因為電荷在尖端積聚會產生較大的電場強度,這就是所謂的尖端效應。
以閃電為武器
瞭解了閃電的原理,我們就可以利用它來設計武器了。科學家提出,使用金屬細絲,然後給它充上電荷,產生比周圍環境略強的電場,就可以把閃電引導過來了。
這種武器有優點也有缺點。首先,相對於那些昂貴的導彈,它幾乎是免費的。並且這種武器在使用之後基本上不會留下任何的痕跡,不會引起任何懷疑。但是,它受制於天氣,必須等到雷暴天氣才能使用。而且,金屬細絲如何投放到敵人後方也是個難題。假如你能派飛機進行安全投放,那麼你為什麼不直接轟炸呢?因此,這種武器的設計還只是存在於理論中,沒有人願意研發這種武器。
事實上,人類還曾想把球狀閃電作為武器。因為它不僅能穿透非金屬材料,而且還能穿透金屬材料,並且它的殺傷力也是十分巨大。不過,目前對球狀閃電的理論還是相當模糊的,因此還處於研究狀態中。