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今天说闪电

科普小知识2022-02-03 17:28:47
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雷雨时呆在游泳池里有多危险?如果——杰根·厄尔巴赫在洗澡时被闪电击中,会发生什么?如果你站在瀑布下面呢?-——同样的3个时钟如果你乘坐的船或飞机被闪电击中,会发生什么?潜艇呢?如果——很快我们在无线电塔上换灯泡时被闪电击中了,会发生什么?如果你在后空翻时被击中了怎么办?如果你站在石墨广场上呢?如果你抬头看闪电呢?——丹尼尔,如果闪电击中飞行中的子弹会发生什么?如果蒂莫西·麦克贝尔在雷暴中擦过BIOS,被闪电击中,会发生什么?-——在进一步讨论之前,我想强调几点:

我不是闪电安全方面的专家。我只是一个在网上画画的人。我喜欢看东西着火爆炸,这意味着你的安全不是我的优先考虑。闪电安全专家是那些在美国国家气象服务中心工作的人:嗯,丑陋的字眼已经说过了...

为了回答这些问题,我们需要知道闪电可能击中哪里。有一种很酷的判断位置的技巧。我现在告诉你:想象一个半径为60米的球体在地面上滚动,看看它会遇到什么。

人们常说闪电击中附近最高的东西。这种令人震惊的不准确性足以引起各种各样的怀疑。距离“近”有多远?我是说,不是所有的闪电都会击中珠穆朗玛峰,对吧?闪电击中人群中最高的人了吗?我认识的最高的人可能是瑞安·诺斯(古生物学家估计他直立时肩膀有5米高)。(#这里有一个词干#瑞安诺斯是著名的NetMan恐龙漫画的作者。出于安全考虑,我应该整天和他在一起吗?其他原因呢?(这可能是你而不是我在这个博客上提问的原因。)

但是闪电如何选择它的目标呢?

这是由托马斯拍摄的YouTube视频。华纳可能是我见过的最酷的镜头之一。视频显示闪电以每秒7207帧的速度被记录下来。这段33秒的视频只显示了不到十分之一秒内发生的事情。有许多闪电的慢镜头回放,但这是我迄今为止找到的最好的视频。

我们可以通过汤姆的视频看到闪电是如何移动的。它从一束电荷开始,从云上分支出来——一个“级联的领导者”这是你在视频开头看到的。它以每秒几十到几百公里的速度向下传播,并在几十毫秒内向下延伸几公里。

步进电机的电流相对较小,约为200安培。虽然这足以电死你,但与后来发生的事情相比,这算不了什么。一旦步进电机接触到地面,云层和地面在高达20000安培的强放电中达到电位平衡。这是你看到的耀眼的闪光。它将以略低于光速的速度返回通道,并在一毫秒内返回云层——这个过程在视频中只有一帧。

(专业细节:尽管这个过程被称为“回击”,但费用仍在下降。然而,排放量似乎在上升。这种现象就像当交通灯变成绿色或其他颜色时,交通流的前端开始移动,然后是后端,所以移动似乎向后扩展。)

所以你看到的被闪电击中的地方是第一个台阶接触地面的地方。步行者在空中跳下,最终一路摸索到地面上的正电荷(通常)。然而,它只能“感觉”尖端几十米内的电荷。如果在这个距离内有一个接地的物体,闪电就会向它扑来。否则,它将半随机地跳到某个方向并重复这个过程。

上述半径为60米的球在这里工作。这是一种想象步骤领导者将首先感觉到哪一点的方式——或者它可能(最终)跳到下一点。

为了找出闪电击中的地方,你可以想象一个半径为60米的球在地球表面滚动(出于安全原因,不要使用真正的球)。这个球可以爬过树和建筑物,但它不会穿过任何东西(也不会把它们带走)。任何与球体的接触——树梢、栅栏、球场上的高尔夫球手——都是闪电的潜在目标。

这意味着你可以计算出平地上高度为h的物体的闪电“影子”。

所谓的“阴影”指的是一个区域,在这个区域中,梯级*比周围的地面更有可能击中高处的物体:

请注意,这并不意味着你站在这个区域是安全的——很多时候情况正好相反。闪电击中高物体后,电流将流向地球。如果你曾经接触过附近的地面,电流可能会流过你的身体。今年迄今为止,被闪电杀死的28人中,有13人站在树下或附近。

了解以上内容后,让我们来看看在问题中列出的条件下闪电可能采取的路线。

雷雨时呆在游泳池里有多危险?

相当危险。水是导电的,但这不是最大的问题。最大的问题是,如果你在游泳,你的头会伸到一个很大的平面上。即使闪电击中你周围的水,你也会很痛苦。20,000安培的电流大部分分布在表面。然而,很难计算你在多远的地方会受到多大的电击。

我猜你至少在几十米内会非常危险——在高电阻的淡水中甚至会更危险,因为电流更喜欢流过你的身体并走捷径。

如果你在洗澡时被闪电击中,会发生什么?如果你站在瀑布下面呢?

你的危险不是来自喷嘴里的水——它们只是空气中的水滴。真正的威胁来自于你脚下的浴缸和与水管接触的积水。

如果你乘坐的船或飞机被闪电击中,会发生什么?潜艇在哪里?

没有船舱的船可能和高尔夫球场一样安全。带有密封舱室和防雷系统的船只可能和汽车一样安全。潜艇可能和水下一样安全。(不要混淆水下保险箱和潜艇保险箱——潜艇保险箱比水下保险箱安全得多。)

#这句话的原文是一个文本游戏:ASUBMANISABOUSSAFARINESAFEE(ASUBMANISABARINESAFEE-ASAFAINAUSABMARIANIANEIMITALSAFERTANASAUMARINESAFEE)请尽情享受吧。

如果你在更换无线电塔上的灯泡时被闪电击中,会发生什么?如果你在后空翻时被击中了怎么办?如果你站在石墨广场上呢?如果你抬头看闪电呢?如果闪电击中飞行中的子弹会发生什么?子弹不会影响闪电的路线。当回击发生时,你必须设法抓住正确的时机让子弹进入闪电。

闪电核心的直径大约是几厘米。从AK47发射的子弹长约26毫米,每秒移动700毫米。

子弹的铅芯有一个铜壳。铜是一种极好的导体,20,000安培的大部分电流将流过子弹并走捷径。令人惊讶的是,子弹足以控制电流。如果子弹是静止的,电流会迅速加热金属使其熔化。但是子弹飞得太快了,以至于在升温几度后就飞出了闪电。它将继续飞向最初的目标,几乎没有影响。闪电周围的磁场会产生一些有趣的电磁力,但我测试过的力都不会影响整体情况。

如果在雷暴期间BIOS被闪电擦到会发生什么?