在东京晴空塔观测雷电

海洋 · 宇宙 2017年11月13日
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人气观光景点东京晴空塔,也是雷电的观测点。

1752年,本杰明・富兰克林为了证明雷云带电,在雷电交加的大雨中放起了风筝。通过这个实验证明了雷云带电,时间已经过去260余年。但是,对雷的认识还有很多未知数。因为,很难预测落雷的地点,所以难以在落雷地点进行观测雷电。

在平坦的地方预测落雷确实很难,但是,利用高层建筑物使观测雷电变得可能。该方法利用的就是雷电容易落在高处的特性。比如,过去在位于多伦多的加拿大国家电视塔(553米)、莫斯科的奥斯坦金诺电视塔(540米)、纽约的帝国大厦(443米)进行对雷电的观测,而如今,在世界第一高的自立电波塔东京晴空塔(634米)也在对雷电进行观测。

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东京晴空塔在2012年5月开业,到2017年3月为止,累计接纳游客2631万人次,将到访复合商业设施的游客算在一起达到1亿8353万人次。

负责在东京晴空塔观测的一般财团法人电力中央研究所的三木贯表示,“在晴空塔观测雷电的目的是为了防止雷电灾害,同时,通过观测取得关于雷电的科学数据。这些数据,可以用在保护高层建筑、电力设备、信息机器等不被雷击上起到关键作用。”

在东京晴空塔离地面497米处设置雷电检测器,按照时间变化观测雷的电流。长达30米的铜制的电流检测系统,整个包裹在塔的铁架周围,雷电落到塔上后,电流通过铁架流到地下。通过雷电检测器检测雷电的电流,可以得到电流的波形即强度以及电流的流淌时间等数据。

此外,雷的电流落到东京晴空塔产生的电磁波扩散到四面八方,在晴空塔东北27公里的千叶县我孙子市、以及西南57公里的神奈川县的横须贺市以及西北101公里的群马县赤城都在对电磁波进行观测。在上述地方得到的电磁波数据和晴空塔的雷电数据合在一起,可以用于开发精准地特定落雷发生的位置。还有,通过多台1秒中可以拍摄18万张画面的高速度照相机在3个方向拍摄晴空塔,来记录落雷瞬间的画面。

三木表示,“在东京,可以得到气温、气压、雨量等各种气象数据。将这些数据和我们对雷电观测的数据合在一起,可以分析每个雷电的详细情况。像这样具备优越观测雷电的地方很稀少,世界的研究人员对此处非常感兴趣。”

东京每平方公里平均每年落两次雷。但在晴空塔,自2012年观测开始以来,共观测62次,即年平均发生10次落雷。

迄今为止,判明的观测结果之一,有发生于上下两个方向的雷电。雷作为带着负极性或者正极性电的雷云和地面之间的放电现象,不仅是在雷云方向向地面放电,也有的从高层大楼、铁塔、风车等建筑物,向雷云方向放电的现象。

在多伦多的加拿大国家电视塔观测的雷电几乎都是由下向上的雷电,而东京晴空塔62次落雷中,向下的雷有25次,向上的雷有37次。一个地方能观测到双方向的雷电,东京晴空塔可谓是世界上罕见的观测点。

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在雷电研究方面,1970年代在瑞士的山区观测到的数据,现在依然作为基础数据被利用。在日本的晴空塔观测到的数据积累起来的话,将来会对雷电研究提供一个新的视角吧。

三木表示,“雷电带给人类和建筑物的灾害每年都多有发生。我们就是想通过解析雷电的特性,为社会的安全作出贡献。”

东京晴空塔除了观测雷电外,也对二氧化碳等温室效应气体和PM2.5进行观测。晴空塔不仅作为电波塔和观光景点,作为科学观测的设施也起发挥着应有的作用,其今后的成果让人拭目以待。


By HIROSHI SAKURAI/Photos: Courtesy of CRIEPI; (b&w) Courtesy University of Tokyo, CRIEPI, Shoden Co., Ltd.


本文转载自Highlighting JAPAN(聚焦日本)[网页]

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