科學(xué)研究：給飛機(jī)施加負(fù)電荷

圖片來源：Pixabay
如果你正在一架飛機(jī)上，突然間聽到一聲巨響或是看到窗外劃過一陣閃光，你所在的飛機(jī)可能被閃電擊中了。在這種情況下，飛行員應(yīng)當(dāng)盡快降落，檢查雷擊對飛機(jī)外殼、結(jié)構(gòu)以及電子器件的潛在傷害。這是至關(guān)重要的安全操作，然而也會造成航班延誤甚至取消。近期測試表明，減小雷擊概率的最佳方式或許是反其道而行之：給飛行器外部帶上一定的電荷。
航行期間，帶正電和負(fù)電的顆粒（也就是離子）會在飛行器表面堆積，尤其是在外形比較尖銳的地方，比如機(jī)頭、尾翼以及機(jī)翼尖端等。如果在飛機(jī)進(jìn)入大氣層中的帶電區(qū)域之前，機(jī)身出現(xiàn)了大的電荷差或者極化現(xiàn)象，帶電離子更有可能沿著飛行器流動，并與云層形成完整的電回路，這樣就會導(dǎo)致大幅放電形成閃電。2018年，麻省理工學(xué)院的航空工程師卡門·瓜拉-加西亞（Carmen Guerra-Garcia）和同實(shí)驗(yàn)室的研究生科林·帕萬（Colin Pavan）做了一項(xiàng)計算機(jī)模擬，找出了一種可能解決帶電離子堆積的方法：在飛行器上施加負(fù)電荷。
去年，瓜拉-加西亞和帕萬利用一臺10米高的電場發(fā)生器測試了模型飛機(jī)，記錄了在不同條件下飛機(jī)表面的電荷是如何累積和消散的。相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)表在《地球物理研究：大氣層》（Journal of Geophysical Research: Atmospheres）雜志上。數(shù)據(jù)證實(shí)，是沿機(jī)身的離子流（相當(dāng)于“導(dǎo)火索”）觸發(fā)了閃電。因此，對飛機(jī)表面施加負(fù)電荷或許有助于防止放電現(xiàn)象。目前，該團(tuán)隊(duì)正在研究如何在飛機(jī)表面施加離子，以此減弱極化效應(yīng)。
“給飛機(jī)充電聽起來很瘋狂，但是負(fù)電荷卻可以阻礙機(jī)身表面正電荷的累積，從而阻斷誘發(fā)閃電的導(dǎo)火索。”挪威卑爾根大學(xué)的航空工程師帕羅夫·柯奇金（Pavlo Kochkin，并未參與這項(xiàng)研究）指出?？缕娼鹪谧约旱难芯恐杏涗浟诵嘛w機(jī)試航中遭遇閃電的次數(shù)。受這項(xiàng)成果的啟發(fā)，他正在搭建一套雷雨模擬器，能夠生成不同帶電程度的空氣與水蒸氣環(huán)境。
撰文：馬克·菲謝蒂（Mark Fischetti）
翻譯：董子晨曦
文章來源：環(huán)球科學(xué)


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