眾所周知，空氣中蘊(yùn)藏著巨大的能源開發(fā)潛力，而它的利用方法也有很多種。在利用空氣流動(dòng)（風(fēng)能），以及捕捉空氣中快速運(yùn)行的光子（太陽(yáng)能）發(fā)電方面，人類已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步。但就目前來(lái)看，直接從空氣中采集電荷，用于滿足人類對(duì)電力的需求似乎還太過(guò)于玄乎。
說(shuō)到空氣中的電力，人們首先聯(lián)想到的大都是閃電。天空中的滾滾烏云中為何會(huì)有閃電？早在18世紀(jì)，本杰明·富蘭克林就證明了，大量電荷的突然釋放是閃電形成的原因。然而如此大量的電力又是如何產(chǎn)生的？畢竟，每年全球會(huì)發(fā)生數(shù)百萬(wàn)次閃電現(xiàn)象。如此大規(guī)模的電力頻繁現(xiàn)身空中，不得不讓能源工作者產(chǎn)生將其征服的遐想。而費(fèi)爾蘭德的研究團(tuán)隊(duì)稱，他們已經(jīng)破解了大氣中電流形成的原因，這或許會(huì)幫助他們找到直接利用空氣中電力的方法。
閃電的成因一直存在各種爭(zhēng)議。有的理論指出，閃電是由于對(duì)流云層中冰雪顆粒相撞形成的；同時(shí)也有人認(rèn)為，帶有帶電粒子的太陽(yáng)雨將閃電送到了地球。然而，費(fèi)爾蘭德等人找到的解釋與這些都不同。他們認(rèn)為，閃電的產(chǎn)生是由于水蒸氣在空中帶上電荷。長(zhǎng)久以來(lái)，科學(xué)家一直認(rèn)為，在大氣中漂浮的小水滴即使是在與塵埃等小顆粒結(jié)合后，仍然保持電中性。電中性是指，在水等溶液中，帶有不同電荷的分子處于一種平衡狀態(tài)。但費(fèi)爾蘭德的研究結(jié)果卻證明，這一猜想是錯(cuò)誤的，因?yàn)榇髿庵械男∷螏в形⑿‰姾?。在使用大氣中常見的磷酸鋁和二氧化硅做試驗(yàn)時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)，在與水滴結(jié)合后，二氧化硅粒子會(huì)帶上負(fù)電荷，而磷酸鋁粒子會(huì)帶上正電荷。如果是在潮濕的空氣中，這些帶電粒子會(huì)慢慢聚集，最終大規(guī)模爆發(fā)。這種帶電水滴的解釋是對(duì)幾十年來(lái)科學(xué)界流行的水滴電中性認(rèn)識(shí)的顛覆。
研究人員指出，在潮濕環(huán)境中帶電是許多金屬共同的特性。“我和我的同事們發(fā)現(xiàn)，鋁、不銹鋼等普通金屬在置于與電力隔絕，但濕度很高的空氣中時(shí)，會(huì)自然帶電。我想這也能解釋絕緣體在潮濕環(huán)境中帶電的現(xiàn)象。由此可以看出，空氣可以稱得上是儲(chǔ)存電荷的大‘水庫(kù)’。”費(fèi)爾蘭德說(shuō)。
在對(duì)濕度電力有了一定的了解之后，研究人員便開始著手研發(fā)可以從潮濕空氣中捕捉電荷的設(shè)備。該設(shè)備實(shí)際上就是一塊鐵片，與避雷針類似。鐵片與電容器的一極相連，后者的作用則是將空氣中的電荷分離并進(jìn)行儲(chǔ)存。電容器的另一端與地面對(duì)接。當(dāng)金屬片放置于高濕度的環(huán)境中時(shí)，便可以進(jìn)行電荷采集了。“如果這試驗(yàn)進(jìn)展順利，便是我們很好控制雷雨的開始，”費(fèi)爾蘭德表示，“該設(shè)備對(duì)于空氣濕度較高的熱帶和亞熱帶地區(qū)比較適用。”
伴隨著新生概念而來(lái)的總有不認(rèn)同的聲音。美國(guó)俄克拉荷馬州立大學(xué)大氣物理學(xué)家威廉就直截了當(dāng)?shù)卣f(shuō)：“濕度電力簡(jiǎn)直就是胡說(shuō)八道。要像閃電一樣讓水珠帶上電，就必須有對(duì)流云層中雪丸與冰粒子的撞擊，這一點(diǎn)必不可少。” 而類似的捕捉閃電中電力的努力也都以失敗告終。近日，美國(guó)替代能源有限公司在休斯頓郊外建起了一座閃電捕捉塔，但從未派上任何用途。“這種理論被一次又一次地推翻。”公司經(jīng)理威廉失望地說(shuō)。
人類嘗試馴服閃電的努力從奧林匹斯山十二主神之首廟斯就已開始。雖然現(xiàn)在來(lái)看馴服閃電還僅僅是遙不可及的夢(mèng)想，但或許真的有一天人類能駕馭閃電，讓其為己所用。
