防雷技术

雷击手机事件调查分析


1、 前言
两年多以前，“手机引雷”之说在我国神州大地骤起。虽然这一说法是不科学的和错误的，但由于它是出自名校教授之口，又经媒体的传播，以讹传讹，给我国防雷事业带来极坏的影响。经过不少有识之士的解释和驳正，大多数防雷人士都有了正确的认识，这一说法也逐渐消失。但不能说社会各界对此都有了正确的认识，“雷雨天不要打手机”，仍被媒体作为对人们的安全提示不绝于耳。最近在贵阳又见有报刊报导雷击手机事件。本文对此进行了深入的调查分析，指出这是一次雷电电磁辐射干扰致手机软件的障碍，而不是手机遭受雷击。

2、 “雷击手机”概况
2006年5月10日贵阳市《贵州商报》在《百姓新闻网／民生》栏目以《一声惊雷手机烧环》为题报导了一则雷击手机的事件。摘录如下：
“（5月）8日21时许，的哥（出租汽车）罗师傅致电本报记者称，其同行朱师傅在开车时，将手机放在汽车仪表盘上，没想到一声惊雷过后，该手机功能全部‘失灵’。
“据朱师傅介绍，当日晚上20时20分左右，他开着的士车行驶在北京路上，接了一个朋友的电话后，便将手机放在车的仪表盘上。这时，突然响起一起炸雷，震得仪表盘上的手机动了一下。朱师傅拿起手机一看，发现手机壳已经烧坏，连打电话发短消息都无法使用，别人打电话进来则响两声，然后便自动断线。”
关于“手机引雷”这一话题近年来在全国各大小报刊、电台、电视台等媒体上沸沸扬扬以讹传讹广为流传，许多防雷工作者在各防雷网站、论坛和防雷杂志上也展开了热烈的讨论。人民日报在去年9月28日也曾以《专家对手机引雷说法众说纷纭》为题发文，但记者们并未弄清是非正误，而是以模棱两可和不置可否的态度对待这一说法[1]。许多防雷工作者以科学的分析指出“手机引雷”说法的谬误，使这一不科学的说法逐渐平息了下来［文2、3］。今年6月25日早上中央电视CCTV-1台的气象预报还在提醒人们为防止雷电伤害雨天出门不要打手机。可见，关于“手机引雷”的不科学性还不能说已为每个人所理解和接受，以致于在地方报刊上又出现“雷击烧坏手机”的报导。

3、 手机的故障调研与排障
为了弄清事件的是非正误，笔者找到了朱师傅，他驾驶的是一辆桑塔纳牌车。朱师傅说，他打完电话随手将手机放在车内仪表盘内，在一声惊雷过后手机就变“聋、哑”了。经过仔细检查，除了手机聋哑以外，出租车内的各零部件毫发无损，朱师傅也安然无恙。说明雷电并未击到朱师傅的出租车。
去年也发生过有人站在路边时，戴在腰间的手机被惊雷震动了一下也变成了“聋、哑”，然而这个人却没有受到任何伤害。两次手机事故时都处于开机状态，但并未通话，虽然雷电起了破坏作用，但却未造成人身伤害。
笔者从朱师傅那里将遭雷击的手机买来，进行了进一步的检查和分析。
观查手机，这是一只国产波导手机。该手机除了无法接收和发出讯号外，其开机状况和信息储存都很正常，从机壳到机芯都没有被雷击的痕迹，更无烧坏或损坏的地方。经分析和拆检，判断是手机软件紊乱造成手机丧失通讯功能。经过手机维修专业人员稍事调整，手机即刻恢复了通讯功能，与之前并无二样，直至现在该手机的通讯功能一切如常，能打出电话，也能接听来电。
《一声惊雷手机烧环》报导中所说“发现手机已经烧坏”有所不实。笔者会见了记者，记者解释说，这是因为报料人罗师傅说手机被雷击烂了，记者没有见到手机，误认为是手机外壳被雷击烂了。记者也为报导与事实的出入表示歉意。
据此可以判断，手机并未遭受雷电直接袭击，而是受到雷电电磁辐射的干扰，致软件（程序）的障碍。如果手机遭到雷电的直接袭击，那首先损坏的应是驾驶室前方的玻璃窗，可是玻璃窗完好无损。从地形来观察，行驶在城市街道上的车辆的位置，远比两旁建筑物低，不可能遭受直接雷击。


4、 雷害事件中的现象与本质
分析雷害事件，应透过现象看本质，而不能被表面的现象迷惑。我们可以举出很多雷害事故或事件，说明表面现象与本质的区别。
肩扛锄头、铁锹或扁担等长形工具在空旷的田间行走被雷击，不是因为这些工具会引雷，而是因为它们处于比人高的位置，成为雷电的接闪器。
人打手机时遭雷击不是因为手机能引雷，而是人所处的地形位置相对周围物件为最高点。人在那地那时，即使不打手机，也会遭雷击的。
在足球场踢球的运动员遭雷击不是足球会引雷，而是这个球员相对别的球员个子高，或起始于他的头部的迎面先导放电比别处的迎面先导更早与雷电下行先导相会，形成雷电主放电。
对于直接雷击事件，分析位于地面上的物体是否可能遭雷击，主要取决于它是否比周围物体更高，是否与雷电下行先导头部更近，或者是否从它的最高点更易发展出迎面先导与雷电下行先导相会。
除直接雷击外，还有许多非直接雷击事件。在大树下避雨的人遭雷击是因为大树被雷击后强大的雷电流通过树杆，在树杆上产生的高电压对人的旁侧闪击。
在田间窝棚中避雨的人遭雷击，有两种可能。一是窝棚遭直接雷击，祸及其中避雨人；另一种可能是雷击窝棚近旁树木或地面物体，雷电下行先导头部对人的强烈的电容感应电流伤及其中的人。居庸关长城雷击事件正是属于电容感应电流对其中避雨人的伤害实例。
关于雷电致人死亡或伤害事件的性质和类型的分析，应本着具体问题具体分析，用科学的态度由表及里地进行分析，切不可表里混淆，因果不分，以臆测代替科学，从而得出错误的结论。

5、 “手机引雷”之说错在何处
“手机引雷”说法之不科学不仅在于它只见现象忽视了事件的本质，而且更重要的是它违背了科学的规律。因为手机发射的电磁波射线根本不可能电离空气，不能使空气成为导电体。
从物理学的知识我们知道，关于空气的游离方式主要有四种：碰撞游离、光游离、热游离和表面游离。碰撞游离、热游离和表面游离三种游离与电磁波射线无关，只有光游离与我们的问题比较接近。
光是电磁波谱大家庭中的一员，光（或电磁波）游离，就是分子或原子在光（或电磁波射线）的作用下的游离。电磁波的频率越高，或波长越短，它的能量越高。能使分子或原子游离的电磁波的波长λ取决于气体分子的游离能Wu，可以下式表示：
λ=式中，c = 3×1010 厘米/秒 ――光的速度，
h＝6.543×10-27 尔格•秒――量子常数。
　　这里，我们只考虑分子或原子的第一个电子的游离，因为第一个电子的游离能最小，游离最容易，相应的游离能Wu为第一游离能。游离能又常以游离电位表示。
从上式可见，气体分子的游离能越大，要求电磁波的波长越短，即电磁波的频率越高。在所有物质中，金属铯蒸汽的游离能最小，能使铯蒸汽游离的电磁射线的波长应小于317毫微米。空气中各种气体分子，如氧、氮、水蒸汽、二氧化碳以及稀有的氢、氦等，它们的游离能都比铯大几倍，能使它们游离的电磁波波长更短。这样波长的电磁波在电磁波谱中属于紫外线的区段。紫外线的波长为1016～1017Hz，可见光的波长比紫外线长，为1015～1016Hz。因此，可见光实际上是不可能起游离作用的。
手机的电磁波属于分米波，频率为900/1800MHz，相应波长分别为33/16cm，比可见光和紫外线的波长都大7～8个数量级以上，因此，手机的电磁波更不可能使任何气体分子或原子游离。
手机发射的电磁波不可能使空气分子电离，不能使空气成为导电体，也就不可能引雷。
如果手机处于比人高的突出的位置而遭雷击，原因不在于它的电磁波，而在于人所处的位置高于周围物体。即是说，这时人们即使不带手机，不打手机，仍会遭受雷击。

6、 微电子设备承受雷电电磁辐射干扰的能力与阈值
现代工业社会的标帜之一就是微电子设备的发展和运用。微电子设备包括计算机、各种电子仪器、控制设备以及信息技术设备等，作为通信设备的手机也属于其中之一。这些设备的核心是大规模集成电路芯片，在一个芯片中，有以万计的电子元器件，它们的工作电压很低，绝缘很脆弱，稍有过电压就有可能对它们造成损坏或破坏。现代工业条件下的防雷与几十年前的防雷的不同，就在于雷电电磁辐射干扰对微电子设备的伤害。对于雷电电磁干扰的防护，促进了现代防雷技术的发展
雷电流辐射的电磁场，可在任何闭合的导线环内产生感应电流，可在任何开口的金属回路内产生感应过电压。对于普通工业设备来说，这样的过电压不足以造成威胁和干扰，但对于微电子设备来说，就可能导致破坏其稳定工作的伤害或损坏。
关于雷电电磁辐射对微电子设备的干扰与破坏，美国科学家D•希尔进行过模拟试验。他将被试的计算机放置在木箱中，用雷电电磁辐射对其进行干扰。当雷电放电的干扰磁感应强度达0.07高斯时，电子计算机会误动作，当干扰磁感应强度超过2.4高斯时，计算机会发生永久性损坏。时下，0.07高斯和2.4高斯就分别作为微电子设备在电磁辐射干扰下发生障碍和故障的阈值。
据此估计，当出租车附近打雷时，雷电放电所造成的电磁感应强度在车内达到或超过了0.07高斯，但未超过2.4高斯。

7、 结语
这是一起雷电电磁辐射对手机的干扰，造成手机软件（程序）的障碍。障碍排除，手机即恢复正常通讯功能。
手机发射的电磁波不可能电离空气分子，手机根本不可能引来雷电。谈论“手机引雷”是错误的和有害的。

8、 参考文献
（1） 罗桢婷、周栋梁，《专家对手机引雷说法众说纷纭》《人民日报》2005年9月29日
（2） 梅忠恕，《居庸关长城雷击事件分析》，《中国防雷》，2005年第3期。
（3） 梅忠恕，《辨析“手机引雷”谬误，建言我国防雷监管》《中国电子商情防雷技术》，2006年第18期。