0 引言
2017年8月9日18时12分,中国人民解放军第181医院急救中心接到呼叫称,桂林信义桥上有一男子遭到雷击,当场倒地不省人事。据医生透露,男子背部有烧伤的痕迹。附近有监控摄像记录显示,雷电的火光直接击中桥面慢车道上骑电单车的过路男子。
1 雷击基本情况
1.1 雷电流路径
雷击电流从后颈入臀部出,见图1所示。
1.3 雷电流强度
经闪电定位查询,见图3所示。此次雷击准确时间为18时02分36秒,雷电流强度I为负闪击13.3kA。
2 物理量测算
2.1 雷电流通道电阻
根据刘德泉
[15]等给出的人体模型(见图4)结合雷电流从背部入臀部出事实,雷电流通道电阻R约为300Ω。
2.2 温升
根据焦耳定律,雷电流流过雷电流通道时产生热量为
[16]
W=

(1)
式中:
t为雷电流持续时间,以0.0001s计算。
将R=300Ω,I=1.33×10
4A,t=0.0.001s,代入(1)式得到W=5.3067×10
6J。
在雷电流通路上由雷电流引起的温升(

)为

=

(2) 式中:△
T为温升,℃;
设雷电流通道的物体质量为人体质量的一半,取
m=30kg;又由于没有人体的比热容值,假设其与水的比热容相当,以其代替,取
C=4.2×10
3J/(kg·℃),就此得出△
T约为42.1度。
2.2 冲击波压力
冲击波压力P
T可用下式计算∶

(3)计算结果约为1.15个大气压。
2.3 闪电的TNT当量
闪电的TNT当量
QTNT为:
(4)
将热量W代入式(4),得到
QTNT约为1.17kg。
3 分析
3.1 趋肤效应实际温升更高
由于雷电的趋肤效应,雷电流的实际通道仅为身体表面很细很窄的狭小管道,电阻比计算值更大,质量比计算值更小,由公式(1)和(2),实际温升更高。
3.2户外雷击时的躲避方式
户外雷击无法躲避时,要并拢双腿低头抱膝尽量降低身高。因为这样可以:
1)降低跨步电压;2)降低接闪概率;3)缩短雷击放电路径,降低雷击伤害面积;4)降低雷击大脑概率和避免雷电流流过心脏,从而降低生命危险的概率。
3.3微小中型桥梁也应有防雷装置保护人车安全
本例中该桥无防直击雷装置是造成事故的原因之一。
8 结论和讨论
雷击会产生温升、冲击波、热当量等物理量变化。户外雷击无法躲避时,要并拢双腿低头抱膝尽量降低身高。微小中型桥梁也应有防雷装置保护人车安全。本例雷击不首先击中周边高大建筑物、树冠、金属交通指示牌,雷击的绕击原理值得研究。
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