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为什么雷电专劈陆地动物,海洋动物好像没什么事?

近日,格鲁吉亚发生一件离奇的事件,550只正在放牧吃草的羊被雷电击中,并且集体暴毙,而且牧羊人也被雷击中晕了过去。

从网传的视频和照片中不难发现,这次雷电的攻击范围很大,到处都是暴毙的羊,躺满整个山坡。

据牧羊人回忆,当时他看到一道闪电划破天空,随后伴随着两记雷声,他自己就晕了过去,醒来之后就看到这幅场景了。

图注:格鲁吉亚分散暴毙的羊群

对于牧羊人而言,这无疑是巨大的损失,据环球时报的报道,牧羊人的损失高达39万人民币。

其实,雷电杀死一群陆地动物的情况还挺多,比如可怜的长颈鹿经常就被形容为“行走的避雷针”,经常被雷电击杀,有时候还要被双杀和三杀。

被雷电一口气杀死几百只的情况虽然罕见,但确实偶有发生,比如2016年,挪威就发生过323只驯鹿被一道雷电“团灭”的事件。

图注:2016年323只驯鹿被雷电团灭

这里有一个有趣的事实,受影响的基本都是陆地动物,而面积更大,导电性能更好的海洋却很少有动物因雷电而死的。

当然,这是事实,而不是因为我们很少接触离海洋动物。

如果想要了解为什么受伤的总是陆地动物,我们得先知道雷电是如何“团灭”羊群的。

雷电如何杀死一群动物?

首先,雷电瞬间放电强度真的特变大,电压达到30万~10亿伏,平均电流达到3万安培,这样的强度让雷电区域温度变得极高,能达到太阳表面的温度5倍高温,而雷声就是这么来的――高温迅速加热空气引起的声波冲击波。

不过好在雷电大部分都发生在云层之间,只有大约25%发生在云地之间,而能够达到地面的则更少,触地的这类雷电才是有危害的,也是杀死羊群的“凶手”。

被这样一个云地雷电击中基本不会有多少生还的概率,我在网上找到一个数据(非官方),中国每年有3000-4000人死于雷击,其实这个数字不算高,人口更少的印度和美国,每年雷击死亡率比这个高很多。

雷电杀死动物的方式有几种,比如直接被雷电劈中,或者被电弧伤到,或者雷电劈中别地方,而通过导体让动物触电。

图注:牛群被雷电击中

然而,能够“团灭”一整个羊群的只有一种,那就是跨步电压造成的!

大部分被雷电直接或间接伤害的动物都会在身上留下明显烧焦的伤痕,但是“跨步电压”则不一定,这是我们看到羊群似乎都完好无损的原因(关于这点我看到很多人说羊是被吓死的,所以我辟谣下)。

图注:跨步电压示意图

跨步电压如何制造伤害?

跨步电压是相对于人来说的,当一个人靠近一个触地的高压电时,他只要跨出去一步就会因为在两脚间形成电压差而触电。

这是因为高压电源接触地面的时候,电流接触的是一个导电性能不太好的材料――地面或者湿地面,所以在表面从击中点向周围延伸开一个圆形带有电压差的区域。

然而人体是一个良导体,高中物理告诉我们,如果在一个存在电压差的两点间放一个良导体的话,电流会通过良导体,而电压的大小取决于两点的距离。

由于雷电的电压和电流都极强,所以它延伸的范围非常巨大,以至于分散开来的550头羊全部暴毙。

其实,这种伤害对人体是相对较轻的,这是因为人是两条腿走路的生物,电流从一只脚流入从另外一只脚流出,经过心脏的并不多;而四条腿走路的动物就相对吃亏了,电流怎么流动都很容易经过心脏,而且它们的“跨步”距离――前腿和后腿距离基本还比人要长。

这就是为什么上述故事中的牧羊人只是晕过去,而羊群全部阵亡。

我们前面说的长颈鹿是“行走的避雷针”,这点也是我们的主观意识了,因为我们总是觉得长颈鹿太高了,事实上杀死长颈鹿的也基本都是跨步电压。

我在很早之前写过一篇关于长颈鹿被雷击的文章,我能找到资料中只有一个例子是长颈鹿直接被雷击中而致命的,在头部留下一个巨大的窟窿。

长颈鹿比较高确实更容易“吸引”雷电,但是不至于到避雷针的程度,因为在野外它们栖息的地方还是有很多比它们高的树之类的物体。

图注:2020年南非长颈鹿,右边的被雷击

那么还有一个问题,为什么海洋动物很少受到雷电的袭击呢?

毫无疑问,如果雷电直接击中鱼的话,它会瞬间被烤焦,但是海里的鱼比陆地动物更难被雷电击中。

首先第一个原因是,虽然海洋面积更大,但是海洋被雷电击中的概率确实更低,根据美国《国家地理》的数据,2013年整年雷电击中陆地频率是海洋的10倍。

这是因为固体土壤吸收阳光的速度比水更快,所以陆地产生更多的热量,从而导致大气中更明显的对流和不稳定,进而导致更多的雷电。

那么如果这样的小概率事件发生了呢,雷电真的击中海洋表面会怎么样?

图注:海里沉睡的鲸鱼

其实海洋的生物也还好,这是因为海水是良导体,雷击产生的电荷大部分都在海洋表面扩散掉,而鱼在水下游动。

如果是在表面游动的话,海洋动物确实会被雷电伤害,比如鲸鱼这些,估计它们打雷的时候会本能地躲到海里吧。

其实,雷电击中海面会形成一个以击中点为中心的半球形区域,只是它向下衍生的距离很短,目前尚不清楚具体向下衍生了多少,最多在3米的样子。

另外一点是电阻,海水的导电率可能比很多鱼要好,所以更多的电流通过海水而不是鱼。另外,雷击虽然带来了巨大的电流,但是它却十分短暂。

因此在水下的动物,只要不是特别靠近雷击点,即使有电流流过鱼的身体,它顶多也就是刺痛一下,而不会被电死。

关于导电情况,如果一个人在水里游泳,而雷电正好击中水体的话,那么相对于海水,其实淡水更危险,这是因为淡水的导电率比海水差,电流会更多地通过人体。

最后

这次格鲁吉亚羊群受害地点是在海拔3301米的地方,海拔越高的地方不仅越容易受到雷击,而且雷击的强度还更大,而海洋则相对安全许多。