“轟隆隆”,滾滾的雷聲由遠而近。

 

5月29日下午,在廣州從化區水牛嶺南麓的中國氣象局雷電野外科學試驗基地引雷試驗場內,災害天氣國家重點實驗室雷電團隊的科研人員正密切關注着大氣平均電場監控數據,等待發射人工引雷火箭的最好時機。

 

“發射!”指令聲一出,引雷火箭拖曳着鋼絲,直射入空。一道亮眼的光柱瞬間刺破陰雲密佈的天空,如激光光束般射入地面,雷電研究團隊的今年首次人工觸發閃電成功實施。

 

在這個大山裏的試驗基地,這些研究人員像一羣經驗老道的獵人,通過人工引雷,讓飄忽不定的雷電,在特定的時間和特定的位置發生,用科學的途徑分析和研究雷電的本來面目,尋找人類與雷電的相處之道。

 

5月22日,研究員張陽(右一)指導科研人員安裝調試電磁波檢測設備。新京報記者 聶輝 攝


 “雷電獵人”

 

從廣州從化光聯村出發,沿着鄉間小道穿過茂盛的竹林和桉樹林,到達引雷試驗場。試驗場位於水牛嶺南麓的一片荒地中,一排集裝箱搭建的房屋,就是雷電野外科學試驗基地的控制室。試驗場內,除了控制室外,最中心位置建有火箭發射平台,周邊佈置了氣象觀測平台、石化油罐和高壓試驗電路待測設備。

 

5月22日,廢棄農場改建的試驗場內,荒草叢生。試驗基地科研人員頭戴草帽,皮膚被曬得紅裏透黑,除了都戴着厚厚的眼鏡之外,其他都很普通,不仔細分辨,很容易被誤認成常年耕種的農民。基地主要負責人張陽研究員站在草地中間,安排着日常的維護工作,測試設備、清除雜草等等。

 

每年8月,引雷試驗結束後,試驗人員撤離基地,荒草迅速佔領基地。引雷成不成,空中電場是關鍵,試驗人員要從地面電場的情況,判斷空中電場是否可以引雷。由於草地植被高低不平,影響試驗場內電場分佈,每年人工引雷試驗開始前,都要先剷除基地內的雜草。

 

在20平方米的控制室內,佈設了多種測試測量設備,雖然唯一一台落地扇也調到了最大擋,仍難消除屋裏的熱氣。為了測試設備是否響應信號,副研究員樊豔峯在屋外用簡易放電裝置(電蚊拍)放電,張陽在屋內檢查調試檢測設備,不到五分鐘他們都已經滿頭大汗。

 

每年引雷前,基地需要重新架設試驗器材,調試儀器的靈敏度。試驗人員託着一柄電蚊拍,用塑料柄的螺絲刀輕觸蚊拍電網,發出噼啪的聲響。張陽告訴新京報記者,使用電蚊拍放電,電流很小,是試驗場內人工模擬的最小閃電,用來測試儀器的靈敏度。

 

據張陽介紹,自然閃電具有高電壓、大電流、強電磁輻射等特徵,同時由於其發生的隨機性,無法開展近距離的綜合觀測,也很難在試驗室內模擬。人工觸發閃電能夠較為真實地模擬自然閃電,為雷擊過程及其機理的研究、新型雷電探測技術的研發與測試,以及雷電防護技術的測試提供支持。

 

從2005年開始,中國氣象科學研究院災害天氣國家重點試驗室聯合中國氣象局廣州熱帶海洋氣象研究所,在廣州市從化區建立人工引雷試驗基地,並於2006年開始,連續16個年頭開展人工觸發閃電試驗,通過發射引雷火箭實施人工引雷,進行雷擊機理綜合觀測研究和雷電防護技術試驗。

 

每年5月,廣東地區進入雷雨季節,這些科研人員匯聚在從化雷電野外科學試驗基地的人工引雷試驗場,安裝設備,開始為期四個月的雷電獵捕季。2021年,人工引雷試驗場增建了一個新型人工引雷火箭發射平台,用來提高引雷火箭的發射能力和防雷測試能力。

 

人工引雷火箭發射平台,圓形的絕緣子上方,50釐米長的玻璃鋼引雷火箭放置在兩根導軌之間,火箭藍白相間,末端帶着四個尾翼,尾部有纏滿鋼絲的線軸。鋼絲的直徑僅有0.1釐米,一端連着火箭,一段連着火箭發射平台上的金屬引流杆。

 

引雷火箭升空後,在200米左右的高度,雷電釋放的一剎那,擊中被上升火箭拉直的鋼絲,閃電高壓電流將鋼絲瞬間氣化,變成一道筆直的光,如激光光束般從空中射入地面,就像被捕獲的一隻自然“猛獸”,成為雷電研究的“標本”。

 

5月22日,引雷火箭的尾部纏滿鋼絲,鋼絲直徑只有0.1釐米。新京報記者 聶輝 攝


“雷區”的生活

 

在從化區太平鎮高田村村民吳術超的印象裏,雷電是遠比猛獸更可怕的存在。

 

6月23日,吳術超站在屋頂天台,指了指村內的一片民房,“很多家都被雷劈過”,他家的舊房也曾被雷劈掉一個檐角。

 

高田村村民告訴新京報記者,今年五月初,村子裏就出現了一次“晴天雷”,晴天裏響起的霹靂,打在村西山坡上的桉樹林。

 

站在吳術超家的屋頂環視,高田村四周是低矮的山頭,村莊被抱在山林之中,房舍旁偶爾冒出幾棵挺拔的桉樹。吳術超説,屋後山坡上的桉樹林,經常成為雷電的襲擊對象。廣州高温雨水足,桉樹生長快,樹幹往往高出周圍的林木,也最容易遭受雷擊。指着後山樹林中冒出的信號塔,吳術超描述着閃電擊中信號塔的情景,爆炸聲伴隨着火光,“就跟戰爭片裏的炸彈一樣”。

 

廣州氣象局的資料顯示,從化是全國有名的雷電高發區域。吳術超沒有統計過從化區上空每年打多少次雷,有過多少次閃電,但在他的印象中,高田村是從化的“雷區”,夏天裏每週甚至會有三四天的雷雨天。

 

吳術超記得,上世紀九十年代,為了接收清晰的電視信號,村裏的很多屋頂上豎起了魚骨天線,一根竹竿挑着鋁製天線伸向空中。天線搭設的越高,接收的信號越穩定,但電視機也越容易遭受雷擊。吳術超家就曾有兩台電視先後遭受雷擊。

 

隨着雷電防護知識宣傳加強,雷雨天拔掉電視插座,成為吳術超記憶中最直接的避雷方式。但隨着家用電器越來越多,雷擊事件發生的次數並未減少。

 

吳術超從小就知道雷雨天避免到高大樹木下躲雨,但從未想到雷電會在晴天擊中自己的親人:叔叔吳炳文上山查看荔枝收成時,遭雷擊身亡。

 

吳術超是最早上山救叔叔吳炳文的,他清楚記得四年前的那場雷擊發生的情景。2017年6月3日,吳術超吃過午飯坐在門前荔枝樹下乘涼,天氣悶熱但尚未下雨。“突然一聲炸雷,感覺離得特別近”,吳術超回憶時稱,自己感覺到頭上的樹枝晃動。他起身回屋,就接到鄰居的電話,叔叔在山上被雷電擊中。吳術超趕到山上時,吳炳文全身燒焦,只剩下最後一口氣。

 

據和吳炳文同行的村民老謝介紹,兩人下山時並未下雨,雲層還未遮住太陽。吳炳文跟在老謝身後,兩人相距十米左右。老謝聽到身後一聲霹靂,回頭一看,吳炳文已經倒在地上,距離旁邊的桉樹還有一米。

 

吳術超稱,閃電未擊中樹幹,只打落了一些樹葉,事發後不久樹就枯死了。“説不清閃電是怎麼下來的。”吳術超多次到現場查看,都不明白為什麼晴天會打雷,為什麼閃電沒擊中樹卻打中走在旁邊的吳炳文,身邊的老謝也安然無事。後來,科研人員也分析了此次雷擊事件,認為該次雷擊由晴天霹靂引起。

 

閃電傷人,在從化區並不是新鮮事。從化區氣象局劉揮介紹説,近五年來,從化區每年都有雷電傷人事故發生,有農民在田間耕種時遭雷擊身亡,有工人在工地遭雷擊受傷,有驢友在山上被雷電擊中。但由於閃電傷人屬於偶發的自然現象,很少有傷者及家屬主動上報,“有很多人迷信,認為遭到雷擊屬於不光彩的事。”

 

江浦消防救援站站長陸一曾參與救援因雷擊被困的人員。2019年9月,一名驢友在雞枕山頂被閃電擊中,腹部和腳部大面積燒傷。陸一和消防隊員輪流用擔架將傷者搬運下山,救援時叮囑消防隊員避免在樹下行走。

 

叔叔遭雷擊身亡帶來的陰影至今未散。2020年,吳術超翻新房子,特意在屋頂加裝了避雷針。和吳術超同齡的年輕人,在翻新房屋時,三層以上的樓房都開始安裝避雷針。

 

5月22日,張陽介紹引雷火箭的構成,在火箭的下方,有一個火箭激發裝置。新京報記者 聶輝 攝


“危險”並非來自雷電

 

“捕捉”雷電,首先要做的就是保護好“獵手”。

 

為保護試驗人員野外引雷時的安全,試驗室是雷電試驗團隊自己設計的金屬方艙,具有良好的接地性。作為法拉第籠,金屬方艙即使被雷擊中,裏面的人也是安全的。基地內有嚴格的規章制度和操作規範,野外引雷試驗期間,所有試驗人員都要在試驗室內,在保證安全的情況下才會到場地內做設備檢測和維護。從2005年開展引雷試驗以來,還從來沒有基地人員因雷電受傷。

 

“蚊子,紅螞蟻,是最可怕的。”相比令人敬畏的閃電,基地試驗人員感受到的最大“危險”,是試驗場內最不起眼的小動物。5月22日下午,張陽在試驗室指導安裝設備時,窗台上不時有螞蟻和黃蜂爬過,“蟲子特別多,身上被叮一下,好幾天都消不下去”。

 

花露水成了研究人員野外試驗的必備藥品。張陽稱,草地裏還藏着帶刺的含羞草,皮膚碰到就會紅腫瘙癢,試驗人員進入基地都要穿長褲,炎熱的夏天,更添悶熱。

 

試驗期間,雷電研究員都住在一公里遠的村內。在較為簡陋的村內公寓中,狹窄的房間裏放置着兩張硬板牀,一張破舊的牀頭櫃,櫃角翹起。試驗期間,科研人員無暇顧及吃飯,公寓老闆按人數為科研人員備飯。米飯、大鍋炒青菜,配一道葷菜,成了科研人員的餐標。

 

“村裏最熟的就是小賣鋪”,科研人員稱,有時候不想吃公寓的“盒飯”,寧願自己買方便麪。張陽研究員説,飯菜口味一般但都能吃飽,開展試驗的最初幾年,條件比現在差多了,基地附近沒有住處,科研人員只能借住在從化區氣象局,開車也要半個小時。


5月29日,雷電野外科學實驗基地科研人員成功進行了2021年第一發人工引雷。視頻由受訪者提供


火箭引雷

 

5月29日下午,水牛嶺南麓的試驗基地內,樊豔峯躬身盯着電腦上的電磁監控數據,等待發射人工引雷火箭的最好時機,以便及時喊出“3、2、1”的準備指令。

 

從下午兩點開始,這些試驗人員就開始留意從化區上空聚集的雷雨雲,從廣州從化區的上空移動,聚攏在雷電野外試驗基地的上空,基地的氣壓不斷上升。

 

這是今年的第一次試驗,既是一次人工引雷的時機,對今年剛搭建好的設備也是一次檢測。所有試驗人員到基地集合,檢查調試設備,準備迎接今年的第一次引落地面的閃電。

 

關閉玻璃窗,斷掉電源,試驗室內的落地扇扇葉逐漸停止轉動。研究人員隨後啓動備用發電機,啓用設備供電專線。試驗室內陷入靜默,温度逐漸上升,監測屏幕上的電場曲線持續上升。

 

各個設備操作員的手指按上發射鍵,記錄員盯着監控屏幕,等待樊豔峯發出指令。他們就像一羣等候獵物出現的老獵手,屏氣凝神,準備擊發引雷火箭捕獲閃電。

 

雷電是雲團的一次放電過程,單次雷電不過數秒,放電後大氣重新聚集電場,引雷火箭要在兩次雷電發生的縫隙之間發射,必須趕在第一次雷電釋放完、新雷電形成但尚未放電時。要想成功引雷,時機要按照毫秒計算。發射時機靠研究員根據經驗預判。早一秒雷電尚未形成,晚一秒雲團釋放完電量,也就無雷可引。樊豔峯稱,有時候,眼睛盯着電磁變化,天空就亮起一道閃電,一次發射窗口就錯過了,“3、2、1”的口號之後,“發射”變成了“取消”。

 

試驗場上空雷雨雲聚集,地面電場逐漸上升。試驗員靜默在監控屏幕前,等着火箭上空的一剎那。“發射!”隨着樊豔峯指令聲一出,引雷火箭拖着鋼絲,直射入空。一道亮眼的光柱瞬間刺破陰雲密佈的天空,如激光光束般射入地面,研究團隊今年首次人工觸發閃電成功實施。

 

閃電觸發的高度一般在兩三百米左右,從火箭發射到觸發閃電,雖然只有兩秒的時間,但心理上的等待時間格外漫長,“那時候會覺得特別漫長,就想着怎麼還沒上去。”樊豔峯説,如果火箭未激發閃電,就意味着一次引雷失敗,浪費了一顆引雷火箭。引雷火箭都是專門定製的,每顆造價3000多元。更主要的是,引雷失敗就錯過了一次引雷時機。

 

張陽向新京報記者介紹,近年來基地引雷技術已經取得了很大進步。在引雷試驗剛開始時,我國曾使用防雹火箭改進的鐵質引雷火箭,但引雷成功率只有百分之二三十。後來一度引進美國的紙質外殼填充火藥筒的引雷火箭,但是引進過程較為困難。2010年之後,我國大氣物理所改進研發了玻璃鋼外殼的引雷火箭,成為中國雷電界的主要引雷火箭。

 

目前我國的人工引雷技術已經達到了國際先進水平,年成功率最高達到百分之八十。曾經單次雷暴過程中,發射11枚火箭,成功引雷10次的最高記錄。人工引雷試驗基地自建立以來,截至目前,已成功引雷190多次。

 

張陽向新京報記者介紹,試驗人員在發射平台裝置了電流直接測量裝置,將電流通過同軸分流器產生的信號,通過光纖傳輸到控制室進行採集記錄,成為研究雷電的最重要數據。同時,佈置了多種遙測裝置,獲得觸發閃電發生時的空間電磁場。雷電團隊探測小組研發了多種定位裝置,遙感定位雷電發生的通道。通過對這些數據進行分析,研究雷擊發生原理、過程,為電力、氣象、石化、交通等多領域提供雷電防護測試方案。

 

閃電在空中一直以不規則的形狀出現,作為不可抗拒的自然力量的象徵。但在雷電野外試驗基地,它被馴服成一束光柱直落地面。每年人工引雷的短視頻和畫面,都會引起網友討論。

 

人工引雷試驗,也是吳術超口中的“網紅”。他不瞭解引雷的具體流程,但想着 能把雷從天上引下來,就意味着可以減少雷電的威脅。吳術超期待着,這些“科學家”能找到新方法,引走籠罩在村子上空的閃電和烏雲。



新京報記者 聶輝  編輯 袁國禮

校對 吳興發