论文部分内容阅读
捉一道闪电
哒哒哒……从一间灯光昏暗的地下室中传出急促的按键声，只见一个穿着标准科学工作者制服（其实就是白大褂）的身影正在电脑前像着了魔似的狂敲着键盘，这就是学术界人见人跑、花见花凋，被尊称为“科学怪诞”的蒙多博士。“噢喔！一定要赶在今天结束前完成这份报告！驾！驾！”蒙多博士似乎正在用一些不适合于人类的语言鼓舞着自己工作，真是令人敬佩啊。不过一闪一闪的灯光似乎有些影响视力，博士只好暂停一下揉揉眼睛。“可恶的电力局，明明交了那么多电费结果供电还是这么烂，这才换的新灯泡都快闪瞎我的钛合金眼了。”啪！眼前一片黑暗，显然博士的抱怨得到了回应——停电了。
“啊——啊！我还没保存啊！”惨叫声响彻四野，伴随着的还有滚滚雷声和阵阵闪电。
“哎，看来是闪电导致供电线路故障，真是可怜了我的报告啊，就差一个句号了啊……”有点惨的蒙多博士哀叹道，“明明现在外面满天都是闪电，可偏偏家里没电……咦，等等！满天都是闪电？”蒙多博士的大脑被灵感的闪电划过，一个可以永久告别电力局、再也不用交电费的“邪恶计划”在蒙多博士脑中渐渐呈现，那就是——捕捉闪电！用闪电来提供电能，这样就再也不用担心停电了！
闪电vs我们家里的电
闪电是由带有电荷的云体相互碰撞后产生的强烈放电现象。就本质上来说，闪电其实与人工产生的电没什么差别，都是正负电荷的定向移动而已。只不过那些云储存的电荷量实在是太惊人了，所以才能产生出威力远远超过我们家用电的闪电。一道中等规模的闪电就蕴含大约50亿焦耳的能量，相当于一百多升汽油的能量，其温度高达17000～28000℃，是太阳表面温度的3～5倍！我们家里用的电器的工作电流通常只有几安培到几十安培（安培是电流的单位），闪电的电流却能轻松达到数万安培，这真是萤火之光与日月之辉的对比啊！
地球上每秒钟就有将近50次的闪电发生，这其中蕴藏的能源宝藏让我们的蒙多博士觉得这劈下来的根本就不是闪电，而是黄金啊！看着天空中一道道划过即逝的闪电，蒙多博士觉得这简直比刚才的断电丢稿还心疼，必须要将这些“黄金”赶快捞过来才行！但闪电通常发生在距离地面400～1000米高度的积雨云云层，必须要制定一个可行的捕捉方案才行。
计划A——风筝引雷
方案提供者：人工引雷的开山祖师——本杰明·富兰克林
计划介绍：用色彩鲜明的丝绸做一个大风筝面，这样便于在暗淡的环境中进行观察，同时也不容易打湿变重飞不起来；用金属丝做框架，这样方便导电；最后把一枚铜钥匙系在风筝线的末端，用于显示风筝是否“来电”。然后只要选一个即将发生雷雨天气的好时辰，把风筝尽可能地往高处放，就可以等着闪电自己下来了。
使用评价：
富兰克林：这个方法好棒好棒的！它让我感到被闪电击中和平时触电的酥麻感觉是一样的，传导下来的电与人工生成的电有一样的性质，这证明了闪电就是电。（PS：富兰克林根据闪电的传导性质发明了避雷针。）
利赫曼：楼上运气好！不过楼上最多只是接触到云边极小规模的电荷吧，如果是真正的闪电，早就被烤焦了！大家千万别这样做，这简直就是自杀！否则结果就和我一样！（PS：利赫曼是俄国物理学家，在早期闪电的研究中遭雷击身亡，为科学殉职。）
计划B——火箭引雷
方案提供者：务实的现代气象科学家
计划介绍：现在最流行的人工引雷技术就是引雷火箭，主要是将连接着细金属导线的小型火箭发射到可能产生闪电的云体中。火箭中装有固体铯盐或者液体氯化钙，它们会随着火箭推进器喷射的气体被排入云层中刺激闪电的形成，再将闪电通过金属导线传到地面上。
使用评价：
某闪电研究者：这个方法超赞！发射火箭可比放风筝好玩多了，而且更加安全。
某气象工作者：同意楼上的观点。虽然不是百分之百成功，但只要选对地方和时机，成功引来闪电的概率还是很大的。
富兰克林&利赫曼：真是让人哭晕在厕所，为什么我们那个年代没有火箭！我们也想玩，哦不，也想用来搞研究啊！
计划C——激光引雷
方案提供者：憧憬未来的高能物理学家
计划介绍：激光能够剥离其通过路径上原子的外层电子，使原本不导电的气体分子、原子变成能导电的电离离子，从而不靠实体导体，直接为天上的闪电构建出连接地面的快捷通道，让闪电沿着这些电离离子组成的道路（其实就相当于沿着激光光线）传到地面上。
使用评价：
某激光研究者：激光技术目前仍处于发展阶段，激光的能量、射程也有待提高。所以，激光引雷虽然是一项安全、便捷、有前景的新人工引雷技术，但要真正发展成熟还是有很长的路要走。
某热爱赞助科学研究的土豪：激光可真烧钱！要想成功引雷还需要大把大把的钱，我会继续赞助的。
富兰克林&利赫曼：插一下楼，希望土豪先生也能赞助一下我们！
“嗯……风筝虽然便宜但太危险，激光虽然安全方便但又贵，既然捕捉闪电的计划本身是为了省电费，那就只能选B计划了！”蒙多博士毫不犹豫地选择了火箭引雷的方法，搭建好小型火箭的发射架后便准备开始实施计划。“将闪电引下来后就先连到电脑上用吧，得先把报告写完才行。”于是，只听嗖的一声火箭带着金属线冲入云霄，然后啪的一声闪电沿着金属线传导下来，最后轰的一声，蒙多博士的电脑直接炸掉了……“啊！我电脑上所有的研究资料啊！”看来，蒙多博士不仅要继续交电费，还得再添一笔电脑修理费了。
富兰克林：这家伙是傻瓜吗，居然把闪电直接引到家用电器上，比我的风筝实验还大胆啊！
利赫曼：没被闪电劈到运气真好，我们早期研究闪电的人多是将闪电的部分电荷引到莱顿瓶（一种早期电容器，与现在的电池可不一样）中储存起来再研究，不可能直接用的。另外，我也想要这样的好运气啊！
蒙多：劳驾两位前辈早点提醒！虽然因为想省电费而做了不少傻事，但还是对闪电了解了不少，以后一定要研制出能安全使用闪电的方法。
某土豪：没错，继续努力吧，赞助多多的！
蒙多的报告
闪电的捕捉——成功！
闪电的使用——失败！
总结：目前人类储存电能的主要方法是将电能转化为化学物质反应的化学能，再储存于电池中。但充电电池的充电需要在符合规定的电源下才能正常进行，如果是闪电这样高能量且不稳定的“电源”，电池是无法承受的。而且，闪电的发生极不规律，持续的时间也非常短暂，一般只有短短几十微秒，所以单个捕捉的做法根本不实用。只有稳定、大规模且长时间地控制住闪电的发生，我们才能真正开发出闪电中的能量宝藏。
哒哒哒……从一间灯光昏暗的地下室中传出急促的按键声，只见一个穿着标准科学工作者制服（其实就是白大褂）的身影正在电脑前像着了魔似的狂敲着键盘，这就是学术界人见人跑、花见花凋，被尊称为“科学怪诞”的蒙多博士。“噢喔！一定要赶在今天结束前完成这份报告！驾！驾！”蒙多博士似乎正在用一些不适合于人类的语言鼓舞着自己工作，真是令人敬佩啊。不过一闪一闪的灯光似乎有些影响视力，博士只好暂停一下揉揉眼睛。“可恶的电力局，明明交了那么多电费结果供电还是这么烂，这才换的新灯泡都快闪瞎我的钛合金眼了。”啪！眼前一片黑暗，显然博士的抱怨得到了回应——停电了。
“啊——啊！我还没保存啊！”惨叫声响彻四野，伴随着的还有滚滚雷声和阵阵闪电。
“哎，看来是闪电导致供电线路故障，真是可怜了我的报告啊，就差一个句号了啊……”有点惨的蒙多博士哀叹道，“明明现在外面满天都是闪电，可偏偏家里没电……咦，等等！满天都是闪电？”蒙多博士的大脑被灵感的闪电划过，一个可以永久告别电力局、再也不用交电费的“邪恶计划”在蒙多博士脑中渐渐呈现，那就是——捕捉闪电！用闪电来提供电能，这样就再也不用担心停电了！
闪电vs我们家里的电
闪电是由带有电荷的云体相互碰撞后产生的强烈放电现象。就本质上来说，闪电其实与人工产生的电没什么差别，都是正负电荷的定向移动而已。只不过那些云储存的电荷量实在是太惊人了，所以才能产生出威力远远超过我们家用电的闪电。一道中等规模的闪电就蕴含大约50亿焦耳的能量，相当于一百多升汽油的能量，其温度高达17000～28000℃，是太阳表面温度的3～5倍！我们家里用的电器的工作电流通常只有几安培到几十安培（安培是电流的单位），闪电的电流却能轻松达到数万安培，这真是萤火之光与日月之辉的对比啊！
地球上每秒钟就有将近50次的闪电发生，这其中蕴藏的能源宝藏让我们的蒙多博士觉得这劈下来的根本就不是闪电，而是黄金啊！看着天空中一道道划过即逝的闪电，蒙多博士觉得这简直比刚才的断电丢稿还心疼，必须要将这些“黄金”赶快捞过来才行！但闪电通常发生在距离地面400～1000米高度的积雨云云层，必须要制定一个可行的捕捉方案才行。
计划A——风筝引雷
方案提供者：人工引雷的开山祖师——本杰明·富兰克林
计划介绍：用色彩鲜明的丝绸做一个大风筝面，这样便于在暗淡的环境中进行观察，同时也不容易打湿变重飞不起来；用金属丝做框架，这样方便导电；最后把一枚铜钥匙系在风筝线的末端，用于显示风筝是否“来电”。然后只要选一个即将发生雷雨天气的好时辰，把风筝尽可能地往高处放，就可以等着闪电自己下来了。
使用评价：
富兰克林：这个方法好棒好棒的！它让我感到被闪电击中和平时触电的酥麻感觉是一样的，传导下来的电与人工生成的电有一样的性质，这证明了闪电就是电。（PS：富兰克林根据闪电的传导性质发明了避雷针。）
利赫曼：楼上运气好！不过楼上最多只是接触到云边极小规模的电荷吧，如果是真正的闪电，早就被烤焦了！大家千万别这样做，这简直就是自杀！否则结果就和我一样！（PS：利赫曼是俄国物理学家，在早期闪电的研究中遭雷击身亡，为科学殉职。）
计划B——火箭引雷
方案提供者：务实的现代气象科学家
计划介绍：现在最流行的人工引雷技术就是引雷火箭，主要是将连接着细金属导线的小型火箭发射到可能产生闪电的云体中。火箭中装有固体铯盐或者液体氯化钙，它们会随着火箭推进器喷射的气体被排入云层中刺激闪电的形成，再将闪电通过金属导线传到地面上。
使用评价：
某闪电研究者：这个方法超赞！发射火箭可比放风筝好玩多了，而且更加安全。
某气象工作者：同意楼上的观点。虽然不是百分之百成功，但只要选对地方和时机，成功引来闪电的概率还是很大的。
富兰克林&利赫曼：真是让人哭晕在厕所，为什么我们那个年代没有火箭！我们也想玩，哦不，也想用来搞研究啊！
计划C——激光引雷
方案提供者：憧憬未来的高能物理学家
计划介绍：激光能够剥离其通过路径上原子的外层电子，使原本不导电的气体分子、原子变成能导电的电离离子，从而不靠实体导体，直接为天上的闪电构建出连接地面的快捷通道，让闪电沿着这些电离离子组成的道路（其实就相当于沿着激光光线）传到地面上。
使用评价：
某激光研究者：激光技术目前仍处于发展阶段，激光的能量、射程也有待提高。所以，激光引雷虽然是一项安全、便捷、有前景的新人工引雷技术，但要真正发展成熟还是有很长的路要走。
某热爱赞助科学研究的土豪：激光可真烧钱！要想成功引雷还需要大把大把的钱，我会继续赞助的。
富兰克林&利赫曼：插一下楼，希望土豪先生也能赞助一下我们！
“嗯……风筝虽然便宜但太危险，激光虽然安全方便但又贵，既然捕捉闪电的计划本身是为了省电费，那就只能选B计划了！”蒙多博士毫不犹豫地选择了火箭引雷的方法，搭建好小型火箭的发射架后便准备开始实施计划。“将闪电引下来后就先连到电脑上用吧，得先把报告写完才行。”于是，只听嗖的一声火箭带着金属线冲入云霄，然后啪的一声闪电沿着金属线传导下来，最后轰的一声，蒙多博士的电脑直接炸掉了……“啊！我电脑上所有的研究资料啊！”看来，蒙多博士不仅要继续交电费，还得再添一笔电脑修理费了。
富兰克林：这家伙是傻瓜吗，居然把闪电直接引到家用电器上，比我的风筝实验还大胆啊！
利赫曼：没被闪电劈到运气真好，我们早期研究闪电的人多是将闪电的部分电荷引到莱顿瓶（一种早期电容器，与现在的电池可不一样）中储存起来再研究，不可能直接用的。另外，我也想要这样的好运气啊！
蒙多：劳驾两位前辈早点提醒！虽然因为想省电费而做了不少傻事，但还是对闪电了解了不少，以后一定要研制出能安全使用闪电的方法。
某土豪：没错，继续努力吧，赞助多多的！
蒙多的报告
闪电的捕捉——成功！
闪电的使用——失败！
总结：目前人类储存电能的主要方法是将电能转化为化学物质反应的化学能，再储存于电池中。但充电电池的充电需要在符合规定的电源下才能正常进行，如果是闪电这样高能量且不稳定的“电源”，电池是无法承受的。而且，闪电的发生极不规律，持续的时间也非常短暂，一般只有短短几十微秒，所以单个捕捉的做法根本不实用。只有稳定、大规模且长时间地控制住闪电的发生，我们才能真正开发出闪电中的能量宝藏。