广州塔为何屡屡被闪电击中?

学一点知识 2024-04-28 19:31:22

前段时间,广州塔1小时内连续6次接闪电,登上了微博热搜,其实,这已不是第一次,有人目睹甚至拍摄到,广州塔塔尖遭遇雷击的场景,有的网友甚至调侃:“它渡过九九八十一道雷劫,是不是要飞升上界了?”

广州塔,正式名称为广州电视台天文及观光塔,位于广州市海珠区阅江西路,于2009年封顶,2010年9月30日正式对外开放。

广州塔塔身主体高454米,天线桅杆高146米,总高度达到600米,曾一度成为世界上最高的塔楼,后被其他建筑超越,现为世界第三的旅游观光塔。

雷电是怎样产生的?

产生雷电的条件是雷雨云中有雷击并形成极性。科学家们对雷雨云的带电机制及电荷有规律分布进行了大量的观测和试验,积累了许多资料,并提出各种各样的解释,但有些论点至今还有争论。

1、对流云初始阶段的“离子流”假说

大气中存在着大量的正离子和负离子,在云中的雨滴上,电荷分布是不均匀的,最外边的分子带负电,里层的带正电,内层比外层的电势差约高0.25V。为了平衡这个电势差,水滴就必须优先吸收大气中的负离子,这就使水滴逐渐带上了负电荷。当对流发展开始时,较轻的正离子逐渐被上升的气流带到云的上部;而带负电的云滴因为比较重,就留在了下部,造成了正负电荷的分离。

2、冷云的电荷积累

当对流发展到一定阶段,云体升入0℃层以上的高度后,云中就有了过冷水滴、霰粒和冰晶等。这种由不同相态的水汽凝结物组成且温度低于0℃的云,叫冷云。冷云的电荷形成和积累过程有如下几种:

①过冷水滴在霰粒上撞冻起电;

②冰晶与霰粒的摩擦碰撞起电;

③水滴因含有稀薄盐分而起电。

除了上述冷云的起电机制外,还有人提出了由于大气中水滴含有稀薄盐分而产生起电机制。当云滴冻结时,冰的晶格中可以容纳负的氯离子,却排斥正的钠离子。因此,水滴冻结的部分带负电,而未冻结的部分带正电(水滴冻结时是从里向外进行的)。由于水滴冻结而成的霰粒在下落的过程中,摔掉表面还未来得及冻结的水分,形成许多带正电的小云滴,而冻结的核心部分则带负电。由于重力和气流的分选作用,带正电的小水滴被带到云的上部,而带负电的霰粒则停留在云的中、下部。

3、暖云的电荷积累

在热带地区,有一些云整个云体都位于0℃以上区域。因而只含有水滴而没有固态水粒子。这种云叫暖云或水云。暖云也会出现雷电现象。在中纬度地区的雷暴云,云体位于0℃等温线以下的部分,就是云的暖区。在云的暖区里也有起电过程发生。在雷雨云的发展过程中,上述机制在不同的发展阶段分别起作用。但是,最主要的带电机制还是由于水滴冻结造成的。大量观测事实表明,只有当云顶呈现纤维状丝缕结构时,云发展成为雷雨云。飞机观测发现,雷雨云中存在以冰、雪晶和霰粒为主的大量云粒子,而且大量电荷的积累即雷雨云带电机制,必须依靠霰粒生长过程的碰撞、撞冻和摩擦等才能发生。

广州塔为何屡屡被闪电击中?

广州塔屡被闪电击中的现象,其实并非真正的“击中”,而是其主动吸引闪电的过程,专业术语称为“接闪”。

广州塔作为一座高达600多米的超高层建筑,在雷电天气中,由于其高度和导电性,容易成为雷电的目标。

此外,安装在广州塔塔尖的雷电防御保护装置,实为“引雷针”。和一般建筑上安装的避雷针不同,引雷针主要安装在一个片区内相比其他建筑更高大的建筑物顶部。当有雷电天气,引雷针将起到“接闪”作用,主动吸引闪电击中引雷针。

频频接闪,安全吗?

当雷电发生时,广州塔的接闪装置,包括接闪杆、接闪带和接闪网等,与建筑物垂直支柱中的钢筋或钢结构件组成的引下线,以及接地装置等共同发挥作用,形成一个完整的防雷体系。这个体系能够有效地将雷电引入地下,避免雷电对塔身和内部设施造成损害。

此外,广州塔还采取了其他防雷措施,如内部防雷装置,包括屏蔽、等电位连接、电涌保护器等,以进一步确保塔内电气、电子系统的安全。这些措施共同构成了广州塔的多层次、全方位的防雷体系。这样的设计不仅保护了广州塔本身,也确保了游客和内部设施的安全。

广州塔被雷电击中后能量都去哪了?

大家知道,闪电的能量是非常巨大的,根据测算,一道普通闪电的能量大约在5亿焦耳到10亿焦耳之间,转换成千瓦时后,大约有14万度电。具体来说,当雷电发生时,广州塔顶部的接闪装置(包括接闪杆、接闪带和接闪网等)发挥作用,吸引雷电并通过建筑物垂直支柱中的钢筋或钢结构件组成的引下线,将雷电电流迅速引入地下。接地装置则确保电流能够安全地分散到土壤中,不会对塔身或周边建筑构成威胁。

雷电预警系统助力防雷击

由于广州塔塔顶位置有户外游玩空间,广州塔同时建设了雷电预警系统设备,用于监测广州塔附近雷暴云产生的大气电场,以及云间闪电和云对地闪电的发生情况,结合大气电场预警指标对广州塔塔顶户外游玩空间进行预警。

当监测到雷电天气可能发生时,广州塔管理方将临时关闭户外游玩空间,组织游客进入室内观光大厅继续观光;如因雷雨天气导致塔顶户外游玩空间临时关闭,

广州塔方面也会通过新媒体渠道、现场售票厅显示屏等方式告知有关安排,提醒游客及时调整行程。

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