毫无疑问,远古时期的人类感到雷电使人惊恐,同时又令人着迷。所有古代文明的神话中都有闪电和雷声的身影(见第一章)。神话以及对雷击危害的观察构成了雷电历史,直到启蒙时期,本杰明·富兰克林和托马斯·弗朗索瓦·达利巴尔以及他们的同事们才开始用科学方法研究这一自然现象(见第二章)。然而,一直到19世纪末20世纪初,随着现代测量仪器开始得到应用,科学家才得以开展详细的雷电研究。
关于雷电,现代科学的解释是什么?这个问题的答案可以在第三~五章中找到。这几章分别介绍了雷暴云及其形成、雷电现象及其参数、雷电活动空间分布以及全球电路的最新研究成果。尽管与地球上的雷电有所不同,太阳系的一些其他行星同样也存在雷电现象。到目前为止,在雷雨云和大地之间,拖带细线的小型火箭从自然雷雨云中人工触发雷电的实验已进行过一千多次。这种人工触发闪电为我们深入了解大气放电提供了极大帮助。
第六章论述雷电的物理效应。它们早已不再神秘。我们将考虑电效应、电动力效应、热效应、电磁效应、电化学效应、声(雷声)效应,以及最重要的方面:雷电对人和动物的影响。第七章介绍雷电二次效应和基本安全规则,并论述雷电造成的各种危害。
雷电防护是一个有重大实用价值的课题。雷电防护研究中,雷电接闪过程是一个关键问题,但仍然最不为人所了解(见第八章)。目前,防雷设计采用简化电气几何模型。人类居住的房屋是否需要防雷?这个经常问到的问题在第八章和第九章中论述。此外还讨论了电力线的防雷,介绍了以2006年新版雷电防护国际标准(IEC 62305)为基础的风险概念和风险评估方法。
最后,第十章介绍雷电的最新前沿研究。我们将讨论云顶和电离层之间发生的各种瞬态发光现象,这些现象多数与普通雷电有关。我们还将回顾近年观察到的与雷电有关的能量辐射(X射线和伽马射线)现象。如果像许多科学家推测的那样,地球气候确实正在变暖,我们就可以预期未来的雷电活动会显著增加。
为使非技术专家的读者更容易阅读本书,书中插入了许多介绍电现象的插图和解释框。本书还为有兴趣补充有关物理知识的读者提供了附录,深入介绍大气放电的背景知识。
本书面向普通读者,因此每个人都可以阅读。对那些在工作中接触雷电及其危险性的工程师、气象工作者、护林员、生态学家、建筑师以及物理学家,本书可以成为一个很好的起点。
本书也是学生课外自修研究的理想读物。