本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点。
众所周知,雷击会通过摧毁叶片导致风力涡轮机失效。虽然大多数高耸的建筑物都容易遭受雷击,但风力涡轮机似乎特别容易遭受雷击。最近,科学家们拍摄了这些雷击的高速录像,他们发现风力涡轮机实际上可能是其自身毁灭的“建筑师”:转动涡轮的性质有助于导致这些雷击。
通常,当闪电击中高耸的物体时,雷击是从云层发起的。一股带负电的等离子体通道,称为负下行先导,从风暴云中带负电的区域向下移动,朝向带正电的建筑物、树木或风力涡轮机。当负先导接近建筑物时,它会感应出正向上先导,后者会跳跃以迎接负先导。连接形成电流,我们观察到的明亮闪光实际上是冲击波沿着连接的通道向上流动的的结果,称为回击。
在这些风力涡轮机的案例中,正向上先导是从涡轮叶片产生的,而没有来自上方云层的负下行先导。这些向上先导是在视频开始部分向上空生长的曲折线。
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在论文中,研究人员描述了他们认为导致这种闪电的现象,该论文于2月6日在《地球物理研究杂志》上在线发表。当高耸的物体在带负电的风暴云下积累正电荷时,它们会形成一团带正电的离子云,这有助于消散周围的电场。但是,加泰罗尼亚理工大学的研究员、该论文的合著者奥斯卡·范德维尔德说,“如果你的叶片可以逃脱这团离子云,那么电场将保持在高位。如果电场足够高,你可以触发真正的闪电。”
在视频中——仅在150毫秒内发生——保持发光的线条已经与上方的云层形成了电流。范德维尔德说,尽管如此,仍然没有明亮的闪光,因此也没有回击:“如果你有回击……它会使图像饱和。”这对涡轮机来说也是好事,因为回击是雷击最具破坏性的部分。然而,“即使没有回击的放电也会对涡轮机材料造成渐进式损坏,最终导致其失效,”范德维尔德指出。