学苑撰文

文、图：袁天富 （香港资优教育学苑学员）

近年全球暖化加剧，气候变化莫测，香港亦未能幸免。去年六月，有公屋外墙遭闪电击中，导致石屎剥落。大自然力量无穷，虽然偶尔为人类带来灾难，但也引发我们联想：既然阳光、风、水力等自然能源都可用于发电，为何不直接利用大自然的电能「闪电」来发电呢？

闪电的形成

闪电是一种大气放电的自然现象。由于积雨云内的空气极不稳定，云中的水粒子会受大气固有电场影响，产生正电荷和负电荷。当这些水粒子彼此碰撞时，正电荷会被带到云的上半部，负电荷则积聚于云的下半部。空中带负电荷的云底部与带正电荷的陆地之间产生巨大电位差，于是引发放电现象。

我们平时观察到的闪电，实际上是放电过程中极大电流通过空气时发出的强光；而行雷则是闪电时大量电流造成的热能令空气急剧加热和膨胀，导致猛烈冲击而产生的巨响。

利用「闪电」发电的可能性

首先，闪电是一种不可预测的自然现象，我们永远不会知道闪电会于何时何地出现，而闪电的形成亦会受气温、湿度、气流等自然因素影响，这些因素不断变化，因此闪电难以成为一种可靠的可再生能源。

 其次，闪电持续时间不过几微秒，我们必须设计出一种能够秒速充电的电池来收集其电力。此外，闪电的平均电流约三万安培，电压可高达一百万至一亿伏特，温度高达2万度，弧形闪电的长度从数百米到数百公里不等，威力十分强大。即使我们能够精确地使闪电击中发电机，其巨大电压及电流仍远远超出现有电池的承受能力，这是一个不容忽视的安全隐患。

再者，虽然每次闪电可以产生五至十千兆焦耳的能量，看似足够数个家庭使用整个月，但其中大部分能量都会转化为热能散发到空气中，实际上只有一小部分能量以电流的形式存在，因此即使我们能够收集到世界上所有闪电的电力，亦只能为很少人供电。由此可见，以电池储存闪电能量的过程效率相当低，亦难以应付庞大的能源需求。

曾刊载于《星岛日报》小学校园报《阳光校园》（2024年4月）