建筑物和種種重要設(shè)施的行之有效的避雷措施——避雷針是美國科學(xué)家富蘭克林發(fā)明的。他用科學(xué)實驗證明了閃電就是靜電高壓放電,之后避雷針防雷的技術(shù)也就有了科學(xué)的基礎(chǔ)。200年來人們的長期實踐,進一步證明了避雷針是可靠的。
在世界各地,處處可見避雷針的蹤跡。樓層、廠房、煙囪、火箭航天器發(fā)射塔、衛(wèi)星天線等的頂部高高地聳立著一根,甚至幾根金屬桿,那就是避雷針。
我國古建筑物中的寶塔,有些用鐵鏈從塔頂引下,末端埋入水井中,這樣的寶塔很少被雷擊毀。中世紀,歐洲許多教堂的尖頂由于高聳于云端,常常是雷擊的目標。但也有個別的高大建筑卻能幸存下來。如有一座大教堂,以鍍金的金屬覆蓋了教堂的圓頂,圓頂四周又豎起了一些尖頭長鐵棒。金屬圓頂通過泄水鐵管與地面的鐵制下水槽相連。這些古建筑完整地保存下來,當(dāng)年人們并不清楚其中的道理。只有在科學(xué)發(fā)展之后,人們才揭示出它們?yōu)槭裁次幢焕讚魵еi。
1752年,富蘭克林創(chuàng)制了世界上第一根避雷針。不久即在美國推廣使用,隨后英國從1762年,德國從1769年也開始陸續(xù)使用了避雷針。
避雷針為什么能避雷呢?
有人認為,避雷針在雷雨云的感應(yīng)下產(chǎn)生尖端放電,能中和掉雷雨云中所帶的電荷,從而避免發(fā)生雷擊。也有人認為,避雷針是吸引閃電電流,并把它導(dǎo)入地下。我們必須弄清楚哪一種說法是正確的,才能設(shè)計避雷針,有效地避免雷擊。
實驗測量表明,避雷針在雷雨云的電場作用下所釋放的電量是微不足道的。一根避雷針的尖端放電電流一般只有幾個微安,而一次中等的雷擊能釋放大約25~30庫倉的電量。這相當(dāng)于幾千根避雷針在幾十分鐘內(nèi)放電的總電量。
富蘭克林指出,避雷針在雷暴期間的放電電流太小了,它的作用是把閃電引向自身,并沿著它流入大地,不讓閃電電流竄到建筑物的各部分去。
避雷裝置一般地由接閃器、引下線和接地體三部分組成。避雷針只是接閃器的一種形式,是吸引閃電電流的金屬導(dǎo)體,然后通過引下線把閃電電流引到接地體上。接地體是埋設(shè)在地下的導(dǎo)體,它可把閃電電流泄放到大地中去。
避雷針對于保護建筑物是很有益的,從安全角度看,最好對所有建筑物都進行防雷。高大的建筑物較易受雷擊,然而,據(jù)國外一份資料統(tǒng)計,低矮民房受雷擊的事例還是不少的,美國每年平均有2000多戶民房遭雷擊。為此,對一般居民來說普及有關(guān)防雷的知識還是很必要的。
安裝避雷裝置,要遵守下列主要原則。避雷針必須高于一切被它保護的建筑物。裝置的各部分連接要牢靠,應(yīng)采用電焊或氣焊,不許采用綁接和錫焊。如果避雷裝置接地下不好或安裝不合規(guī)格,那么被它吸引的閃電電流就可能流竄到建筑物的其它部分,從而造成破壞。現(xiàn)代建筑就采用一種新的既經(jīng)濟又安全的防雷設(shè)施,稱之為"暗裝籠式避雷網(wǎng)"。把建筑物中的金屬結(jié)構(gòu)沿鋼筋連成一整體,構(gòu)成一個大型金屬網(wǎng)籠。這種籠式避雷網(wǎng)既起屏蔽作用,又充當(dāng)引下線,是一種更加經(jīng)濟、美觀的安全的防雷方式。你到大街上轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn),可看到很多新樓的屋頂上不再有高聳的金屬桿和引下線了,那就是因為它們已用上籠式避雷網(wǎng)了。屋頂?shù)母鞣N金屬物都用導(dǎo)體連到籠式避雷網(wǎng)上。在屋頂四周還應(yīng)布設(shè)一條金屬帶,稱避雷帶,把它與避雷網(wǎng)接上。
安裝了避雷裝置的建筑物是否就萬無一失不遭雷擊了呢?那不一定。有些高大建筑物雖安裝了避雷裝置,但因接地線斷裂等原因而"有形無用"了。可見要確保避雷裝置發(fā)揮效能,不但要正確設(shè)計、正確安裝,還要經(jīng)常保養(yǎng),使它經(jīng)常處于良好狀態(tài),這樣一般就可免受雷害了。這里我們對讀者提出一個忠告:一定要重視科學(xué),不要輕視避雷技術(shù)各種環(huán)節(jié)的科學(xué)原理。更不可自以為是地自行安裝避雷針,那是危險的,弄不好,反而會"引雷入室",反倒遭了雷擊災(zāi)禍,這種事例不少。科學(xué)是馬虎不得的,對雷電不能存僥幸心里。黃島特大火災(zāi)就是一具慘痛教訓(xùn)。