解析雷暴云起电机理的日光云室制造技术

本发明专利技术为气象学提供了一种解析雷暴云起电机理的日光云室，现有云室实验显示：摩擦、碰撞、感应、对流、结晶、淞附、溶化、破碎、温差……都无法再现云雾起电过程，不能为解析雷暴云起电机理提供依据，雷暴云起电机理一直困扰着气象学，至今仍未取得共识，本发明专利技术提供的日光云室可以使人造云雾在阳光下起电，揭示雷暴云并非自行起电，它只是一个吸引、接纳电能的汇，太阳是向雷暴云供电的源，阳光在我们熟知的光电效应下转换为电能，本发明专利技术提供的装置、实验方法，适合在科研、科普、教学活动中向公众演示，与其它所有不能人工再现其说的雷暴云起电机理假说争鸣。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及气象学。
技术介绍
自从富兰克林从闪电中引出电流后，科学界设计、使用了多种云室装置，人工模拟自然现象，解析雷暴云起电机理。但云室实验显示磨擦、碰撞、对流、感应、凇附、温差、结晶、溶化、破碎……等几十种形式，都不能使人造云雾起电。现有云室装置的不足之处在于无法在云室中再现云雾起电过程，不能为解析雷暴云起电机理提供依据，致使十几种雷暴云起电机理假说，在气象学教科书中长期共存，无法取得共识。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有云室的不足，提供一种使人造云雾起电的日光云室，为解析雷暴云起电机理提供依据。本专利技术是这样实现的在太阳光聚光器的焦点安装透光的日光云室，日光云室内用水制成的人造云雾置于聚焦后的强光照射下，经强光照射后的人造云雾接触验电器的集电部位时。验电器检测到电流、电压等电信号。用光电效应解析这一现象，既可破解雷暴云起电机理。由于本专利技术建立在新的理论基础之上，为了便于理解，使本专利技术得以实施，因此有必要在介绍具体实施方式前，首先详细的介绍本专利技术所依据的理论。1899年，德国科学家勒纳德发现，紫外线照射到物体上，可以产生高电势的负电荷。爱因斯坦深刻的解释了这一现象的本质。这是因为光是由能量子组成的，以光速运动并具有能量的粒子就是光子，或者叫光量子。有了光量子概念，就很容易解释光电效应。这个效应可以很直观地看作是金属中的电子吸收光子而获得动能的过程。对于固体金属(气体和液体也能产生光电效应)，当它们内部的电子吸收了光子而形成光电子时，光子的能量一部份消耗在电子逸出物体表面所需要的功(叫做逸出功)上，余下部份则转换成光电子，每个光电子的能量等于光的频率与普朗克常数的乘积。爱因斯坦认为当光子钻进物体表面层之后，把它的能量传递给了电子，电子得到这部份能量后动能增加，跑到物体表面，或者电子将它的动能转换成多个光量子，因此完成光子→电子→光量子之间的互相转换。(爱因斯坦.关于光的产生和转化的一个启发性观点.物理学年鉴.1905年.第17卷.第132～148页)爱因斯坦的这个启发性观点，100年后，在我们解析费解的雷暴云起电机理时，仍然具有启发性。本专利技术提供的日光云室实验再次证实，除固体金属外，气体、液体也能产生光电效应。因此我们有理由推测雷暴云中发生了强烈的光电效应。物理学没有发现水分子在电、磁起电方面有任何特异的功能，水分子中的电子位于极低能级的电子波函数中，不能成为电能给体，因此由水分子构成的雷暴云不可以自行起电。水分子的正、负电荷中心不重合，产生1.86×10-18静电单位的偶极矩，这一极性作用力，使水分子拥有吸附负电荷的能力，因此雷暴云可以成为吸引、接纳电能的汇。汇起自源，因此还应该有一个供电的源 利用人类的已知，特别是物理知识，对自然界中的物质、物体、天体进行排查后发现，太阳是向雷暴云供电的源。这是因为到达大气层外的太阳辐射电能高达1357w/m2。扣除在大气及转换过程中的损耗，夏季在低纬度地区，这些电能经过短时间蓄积，就可以满足任何超级雷暴单体用电。阳光转换为电能的方式，是我们熟知的光电效应。本专利技术提供的日光云室证实了上述推测。多年来，气象学一直在困扰雷暴云中的正电荷载于何物 本专利技术提供的日光云室证实光电效应不能生成正电荷，只能产生高电势的负电荷。因此雷暴云中没有正电荷，只有高电势的负电荷，雷暴云是单电荷结构。所以不存在承载正电荷的物质。在没有正电荷的环境中，负电荷在电势差作用下同样可以发生火花放电。宇宙中一切物质趋向于势能最低的稳定状态。负电荷遵循着这一定律。负电荷在电势差作用下流动或火花放电，是最常见的物理现象，这样的例子自然界中很多，在实验室环境下，只要有电势差、导体，可随意使负电荷流动或火花放电。生活中常见的单电荷火花放电形式有多种电点火装置、汽车火花塞。现代物理学认为电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部份转移到另一部份，在转移过程中，电荷的总量不变，电荷守恒是物理的基本定律之一。当电在物体上积累不动时，我们说它是电荷，当它流动时我们称它们为电流。大量实验和事实证实当电荷积累的相当多，带电物体之间的电势达到一定程度时，带电物体间会产生火花放电。各种雷暴云起电机理假说一致认为雷暴云中有正、负两种电荷。气象学结合大气电场仪的检测结果，确认雷暴云中存在着正电荷。但是现有的大气电场仪有缺陷，飞鸟、穿化纤衣服的人、探空气球......等非正电荷物质都能引起正电场峰值，它的抗干扰能力差，容易产生误判。不能仅凭大气电场仪的正电场峰值，就认定雷暴云中存在正电荷。有必要重新检测雷暴云电场电荷结构。改进的场磨式双电路大气电场仪，克服了上述缺陷，只对正、负两种电荷作出反应，对飞鸟、穿化纤衣服的人、探空气球、O3等各类杂物不作任何反应。它可以揭示真实的雷暴云电场电荷结构，这一技术方案将另案提出。中国古代学者王充(公元27年～约97年)，在《论衡》《雷虚篇》中指出“正月阳动，固正月雷始。五月阳盛，固五月雷迅。秋冬阳衰，固秋冬雷潜。”鉴于雷电完全依存于太阳，王充扑素的推理“实说，雷者，太阳之激气也……雷者，火也。”翻译成现代语言大约是实话实说，雷电是太阳中的激气，激起的火。光电效应理论和本专利技术提供的实验证实“太阳之激气”就是太阳发射的光子，雷电是它们激起的火。附图说明图1为本专利技术工作原理示意图。其中1为太阳光聚光器，2为日光云室，3为排雾口，4为验电器，5为遮光板。具体实施例方式以下结合说明书附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细的说明。在雷暴季节里，将太阳光聚光器(1)对准太阳，朝向光源一侧透光的日光云室(2)置于太阳光聚光器(1)的焦点，排雾口(3)将人造云雾排入日光云室(2)内，人造云雾置于聚焦后的强光照射下，经强光照射后的人造云雾，接触验电器(4)的集电部位时，验电器(4)检测到电流、电压等电信号。验电器(4)由集电、蓄电、放电、显示等系统组成。遮光板(5)的目的是避免除人造云雾外，其它任何物体在光照下发生光电效应，释放负电荷干扰实验，日光云室(2)用非金属材料制作。除阳光外其它强紫外光源也可替代使用，但是人造光源实验的说服力差些。由于人造云雾远不如雷暴云那样深厚，所以电荷、电势的积累低于真实大气电场。人造云雾的洁净度、导电率应尽量接近真实雷暴云。本专利技术提供的装置改进后，还可以检测人类活动排放的气溶胶、沙尘暴中的沙尘，观测它们的光电效应功能。与单电荷电场结构共生的同性电荷斥力，使我们有必要重新认识许多、确认为已知的大气物理现象。这是因为同性电荷聚在一起，必然相互排斥，同性电荷相斥是物理的基本定律之一，在自然界中普遍适用。同性电荷斥力在空中将演变成悬浮力，使水成物粒子、沙尘悬浮在大气中。这一自然现象可以在静电场中人工再现，静电场由单纯负电荷构成，携带着相同负电荷的水滴、冰晶、沙尘互相排斥。来自四面八方、方向各异的排斥力使其悬浮。本专利技术提供的日光云室，适合在科研、科普、教学活动中向公众演示，以与众不同的实验装置，验证、支持王充在《雷虚篇》论文中提出的太阳激气引发雷电说，与其它所有不能人工再现其说的雷暴云起电机理假说争鸣。权利要求1.一种气象学使用的云室，它是由排雾口(3)、验电器(4)等组成的，其特征在于日光云室(2)安装在太阳光聚光器(1)的焦点。全文摘要本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气象学使用的云室，它是由排雾口（３）、验电器（４）等组成的，其特征在于：日光云室（２）安装在太阳光聚光器（１）的焦点。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈西林，王丽敏，
申请(专利权)人：陈西林，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]