雷电就是正负电荷之间的放电效应,这非常类似于连接电池正负极的两根电线在彼此接触时产生的电火花:只是雷电的“电火花”规模非常惊人。
对于房子里的人来说,被雷击中的风险很低;但是对于在海上航行的船舶,尤其是矗立着高高的桅杆的帆船,雷击非常危险。当雷电击中一条船舶时,最严重的后果就是所有的电子仪器发生损坏,这包括手持的电子器材,哪怕这些器材在雷击时处于闲置不用的状态。
谨慎的做法是:把手机、手持GPS、VHF电台、笔记本电脑 、平板电脑、EPIRB等电子产品放进微波炉或者烤炉里(当然是冷却的炉子)。微波炉或烤炉一般是金属机身,可以起到像法拉第笼一样的保护作用。
当然,最好的办法是在雷电到来时干脆不出海。然而,做到这一点并非易事,你需要超级好的运气才能躲过每一次雷暴天气。一般推荐的传统做法是:在桅杆的基部缠绕一根铁链,铁链的末端伸进舷外的海水中,目的是为了能迅速地把电流引到船外,让电荷迅速在海水中分散。然而,对于小帆船来说,这个方法未必可行。
另一种可行的方法是使用一个专用的被动消散电荷的装置,如下图。它非常像一个钢丝刷子,这把“钢丝刷子”通过螺栓或铆钉安装在桅顶,它与桅杆之间要有非常好的电气连接。最后,桅杆或索具要有一个非常好的电力接地,可以是连接到水下的牺牲电极或者是一个专用的接地铜板。它的原理是,密布的金属针尖可以向空气中释放积累的静电电荷,从而起到防止电荷在桅顶积聚的效果,桅顶没有积累的电荷,就不容易引来雷击。
雷电既吓人又危险,然而,我们可以避开这种危险。有一种办法是,当天气预报有雷阵雨时,尤其是有雷电时,帆船待在港口不要出来。然而这种方法也不是百分之百安全的,在桅杆林立的码头,你的帆船有可能正好是最倒霉的哪一条。
然而,如果只要下雨就不出海,这也会带来很大的不便,而且也未必真得会有雷电。那么,有没有什么方法能让我们更加准确地判断降雨是否会伴随雷电呢?
当雷阵雨到来时,只要积雨云产生了冰晶,必然就会出现某种程度的电荷分离,问题的关键就是,这种电荷分离是否足够产生雷电。
很多以GRIB形式给出的数值天气预报,会给出一个叫CAPE(Convective Available Potential Energy)的参数,它代表了大气不稳定程度。CAPE参数指示了风暴可以释放多大的能量。它的单位是焦尔每千克(空气重量),我们只需要看它的具体数值。
图4:CAPE参数图,它表示单位质量的空气中,蕴含着多少能量,可以以对流降雨的形式释放。
当CAPE指数为零时,空气非常稳定,不太会发生对流。当CAPE指数小于1000时,强阵雨的概率很小,但是存在这种可能。当CAPE指数超过1000时,强降雨的概率就很大了。
像图5和图6的彩色指数图,情况就更直观一些了。在蓝色的区域,雷暴最不可能发生。从颜色为黄色逐渐过渡到红色的区域,雷暴的风险在逐渐地增加。
在图5中,谨慎的水手应该要避开红色的海域,而图6是表示一个低压槽,虽然有降雨,但是出现雷电的概率并不是很大。
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