罗伊·沙利文
利希滕贝格图样
雷雨季到了。虽然被雷击中是小概率事件,但雷电伤人的后果还是十分严重的。今天,我们就从科学的角度来聊聊这件事。
被雷击中七次的吉尼斯纪录获得者
据美国国家气象局统计,人一生中遭受雷击的概率约为1/13500。自2001年到2010年间,美国每年平均有超过400人被雷击中。其中因此死亡的平均每年为39人,死亡率为10%,其余90%的受害者都幸存了下来。
其中,罗伊·沙利文是世界公认被雷电击中次数最多的人,他甚至还因此获得了吉尼斯纪录。
如果说,被雷击中是独立事件(按1/10000的概率计算),那么一生中被连续击中七次的概率将为1:10的28次方,几乎不可能。
不过,这个概率并不适用于沙利文。因为他的工作性质本身就比普通人更容易被雷电击中。1936年,25岁的沙利文觅得一份护林员的工作,他工作的地点是弗吉尼亚州仙那度国家公园,气候湿润,夏季多雷雨,具备了被雷击中的“优先条件”。
沙利文人生第一次被雷击中发生在1942年的4月。当时,他正在公园巡逻,不料天色突变、风起云涌。眼看暴雨将至,他便急忙躲进一座防火监视塔内。但这座监视塔是新建的,还未来得及安避雷针。于是高耸的塔台就成了靶子,总共被雷劈了七八次。而看着塔内“遍地电光”的沙利文也被吓得不轻,一直四处闪躲。最终,他还是被雷击中了。他的鞋子被烧穿,脚趾灼伤,右腿上更留下了一道15厘米长的疤痕。虽然伤得不轻,但这次死里逃生的经历还是让沙利文感到有一丝运气。
只是他怎么也没想到,他被雷击中的生涯才刚刚开始。
平静了27年,1969年7月,沙利文再次与雷电不期而遇。当时他在林间开着一辆卡车。按照原理来说,车辆本身可以看作是一个法拉第笼,正是防雷击的“金钟罩”。
早在1836年,法拉第就发现带电导体上过剩的电荷只存在于表面,并不会对封闭在其内部的任何物体产生影响。所谓法拉第笼,则是法拉第为验证此效应而打造的一个金属箔房间。当用高压电去电击房间外壳时,验电器显示房间内并没有出现多余的电荷,更不会伤及笼内生物。现在,法拉第笼也在飞机防雷和建筑物防雷中得到了很好的应用。而以结构来看,车辆就是一个法拉第笼,属于室外较理想的避雷场所。
但悲剧的是,沙利文当时并没有关好车窗。所以闪电是先劈中附近的树木,然后再不偏不倚地转向敞开的窗户。被击中的瞬间,沙利文立即失去知觉。无人驾驶的卡车撞向了石头,最后有惊无险地在悬崖边缘停了下来。事后,他的头发、眉毛、睫毛等都被烧掉了大半。头发也只剩下帽子盖着的一圈。
之后,闪电仿佛已经记得沙利文这位老友,他被雷击中的频率更高了。
1970年,在花园料理植物,被雷击中,左肩灼伤。
1972年,在警卫室休息,被雷击中,头发着火。
1973年,林间巡逻,被雷击中,刚长出来的头发再次着火。
1976年,依然是林间巡逻,被雷击中,脚踝受伤。
1977年,湖边钓鱼,被雷击中,头发着火,胸部、腹部都被灼伤。当时有只熊想趁机过去偷他钓的鱼,受伤的沙利文竟还有力气过去用树枝赶走那只贪吃的熊。
沙利文一生共被雷击中七次,都由仙那度国家公园记录在案。2001年,他被吉尼斯世界纪录认证为遭雷击次数最多的人。
雷电伤人后果很严重
虽然不一定直接置人死地,但雷电伤人的后果还是十分严重的。
我们知道闪电通常与积雨云的形成有关。虽然具体形成过程尚存争议,但基本可以确定在积雨云中会因摩擦产生一种强大的静电。其中,带负电荷的电子会聚集在云层的底部,而正电荷则被风扫到了云层的顶部。一旦正电荷在上、负电荷在下的格局形成,闪电便蓄势待发了。
正负电荷彼此接触的瞬间,便会产生强大的放电现象。闪电将以每小时近30万公里的速度向地面奔去。其中90%的闪电只是地云之间的烟花,并不能到达地面。而剩下的10%闪电则会直击地面,平均电流是3万安培,最大电流可达30万安培。其电压也高得可怕,约为300千伏,而大多数工业电压为20千伏至60千伏。一个中等强度雷暴的功率可达一千万瓦,这已经相当于一座小型核电站的输出功率了。一旦击中地面,产生的瞬间温度可高达3万摄氏度,是太阳表面温度的3到5倍。生物直接被雷劈中,完全没有抵抗余地。
那么问题来了,不是被雷击中还有90%的存活率吗?那是因为在一般情况下,被雷击中可分为以下几种情形。
第一种情况,就是闪电直接击中人或者人手持的物品,如高尔夫球杆等,而不会先触到地面。这种情况是最可怕的。而从统计上来看,这种情况也是致死率最高的。沙利文之所以7次都死里逃生,就是因为从来没有被闪电直接劈中过。
第二种情况,也被称为“旁侧闪击”(Side Flash),指雷电击中你站立位置的附近,然后再弹跳到你的身上。首先地面的电阻较大,电流往往会选择一个电阻更小的导体,例如人或动物的身体便是一个选择。所以站立在雷击中的位置附近,人或动物便会遭殃。雷电电流会在人头顶高度附近,将空气击穿,再经过人体泄放下来。
此外,当雷电泄放到地球表面时,就会产生一个电位场。电位的分布是越靠近地面雷击点的地方越高,反之越低。如果人的两脚站的地点电位不同,电位差就会使人的两脚间产生电压。这一种现象也被称为“跨步电压”,人的两腿间距离越大,电压也就越大,受伤也越惨重。而这种情况,也是造成死伤人数最多的雷击伤害。类似的报道,如“几百头驯鹿遭雷击而死亡”“雷电袭击村庄几十人丧生”就是典型的例子。
但无论被哪种雷电击中,幸存者往往身受重伤。首先雷击会引起心房纤颤、心律不齐,极易导致心脏骤停、心肌受损或血管爆裂等。若伤及大脑或中枢神经系统,伤者还常出现一些痴呆、健忘、记忆力下降、睡眠障碍、学习障碍等副作用。严重者甚至会导致暂时或永久性瘫痪。
除此之外,雷击往往还伴随着受害者的严重烧伤。当雷击威力足够大时,受害者第一时间不是被“电”死,而是内脏瞬间被烤焦。闪电向表皮移动的过程中,还会把红细胞逼出毛细血管,产生淤青。这个过程也常给人体留下永久性的疤痕。这种像闪电一样的“文身”,被称为利希滕贝格图样。
若人的身上还戴着金属物品,后果将会更严重。金属项链、手镯或戒指等都可能产生电弧,造成二次烧伤。此外,手持金属制品也更招雷。佛罗里达州的雷击事故发生率和死亡率之所以是全美最高的,很大一部分原因是高尔夫运动的盛行。若在雷雨来前还贪那最后一杆,高举的高尔夫球棍就可能招致雷劈。
防身有术
“30/30法则”防雷电
其实不管遭雷击的概率有多高,我们还是有机会避开伤害的。美国联邦应急管理局提出的“30/30法则”或许可以提供参考:
在看到闪电后,如果在数30下的时间内听到了雷声,那么你就得马上躲进室内;
而在你听到最后一声雷后,再过30分钟才能外出。
男女有别
男性遭电击超过八成
有一种非常奇怪的现象,就是男性与女性被雷击中的概率天差地别。
据美国疾病控制与预防中心的数据显示,被闪电击中的受害者中,男性超过了八成。此外,高达85%的闪电致死事故都发生在男性身上。原因是男性比女性更偏爱户外活动。而他们从事的职业,相比女性来说也更偏向户外型。
此外,男性通常也比女性胆子更大,不肯放下手头的事情,就算雷雨交加,依然我行我素地踢足球、钓鱼、打高尔夫球等。
(特约微信公众号“SME科技故事”供稿)