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雷电是如何击穿故宫的琉璃瓦引发火灾的?

本文作者: 发布时间:2022-01-14
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雷电是如何击穿故宫的琉璃瓦引发火灾的?

雷电是如何击穿故宫的琉璃瓦引发火灾的?

雷电是如何击穿故宫的琉璃瓦引发火灾的?

北京故宫于明成祖永乐四年(1406年)开始建设,到永乐十八年(1420年)建成。故宫建成后,发生火灾多数十起,其中多次是因雷击而引发。1421年,建成仅一年,紫禁城便遭受雷击发生大火,奉天殿、华盖殿、谨身殿三大前殿被焚毁。1557年(嘉靖三十六年),紫禁城再次遭到雷击,这一次烧毁的不只是前三殿,还有奉天门、文武楼、午门等也全部被焚毁。
问题一:琉璃瓦是绝缘体,为何会被闪电击中?
我们知道故宫的房顶全部都覆盖着富丽堂皇的金黄色琉璃瓦片,琉璃瓦由陶土制形表面施釉于高温下烧结而成,是陶器的一种。

琉璃瓦覆盖的金碧辉煌的故宫用在高压电压传输环境中的,一般是陶瓷绝缘体或合成绝缘体。所谓绝缘体,也就是不容易导电的物体。既然琉璃瓦不导电,为何还会让雷电给击中了呢?原因在于屋顶正脊中心的部位藏有一个祈求平安的金属制的宝匣。

藏在故宫屋顶的金属宝匣以承乾宫的宝匣为例:宝匣中装有木刻版印制的《九天应元雷声普化天尊玉枢宝经》、金银铜铁锡五种材质的五个小元宝,还有“天下太平”字样的带孔金钱。古人认为这样可以防雷镇火,然而却事与愿违,由于宝匣是金属物体,反而更容易遭受雷击。还有一个原因是,绝缘体是相对的,琉璃瓦被雨水打湿后便成为了导体,即便没有金属宝匣,规模宏大、在古代属于高耸建筑的故宫本身也很容易遭受雷击。
问题二:琉璃瓦不能燃烧,闪电是如何引燃屋顶的?
雷电在击中目标的瞬间释放出大量热能,温度可以达到,从17000摄氏度至28000摄氏度不等,而太阳的表面温度也只有6000摄氏度。石头的熔点是1750摄氏度,因此闪电在击中大地后会融化并贯穿进入岩石内部,这种闪电留下的印记,也称为雷击石。除了高温,闪电有时还会引发数十个大气压的冲击,即便是石头营建的城堡(如德国的海德堡),也照样会被雷电击毁。

遭受雷击的海德堡故宫的琉璃瓦房顶虽然本身不能燃烧,但对于闪电产生的超高温来说,是可以被轻易融化并击穿,并瞬间点燃琉璃瓦下的木柴堆——房梁、椽子、榫卯、斗拱等复杂的木结构,从而引发大火。

故宫建筑的木结构
问题三:为何不能轻易扑灭故宫大火?
首先,火势特别大。故宫屋顶采用复杂的木结构,木柴含量高,一旦燃烧起来远比普通篝火要猛烈,如果天上只是下着小雨根本无法浇灭。

太和殿其次,火势范围广。如保和殿面阔9间,进深5间,建筑面积1240.00㎡,这么大面积起火,站在外围提着水桶是没办法把水泼不进去的。再次,火势高。按古代形制,建筑规格越高的建筑通常建于高处,如保和殿高29.50m,这样的高度是没办法靠泼水来救火的。
问题四:古人是如何救火的?
宋代以来都设立了专门的消防队伍,高楼求火可能用类似攻城的云梯这样的设备,云梯架在房子周围,然后靠人力泼水去救。这种方法对于面积庞大的建筑是要打折后的,房屋内部是很难被救到的。

清朝救火装置:水龙

清朝救火装置:水龙清朝时,发明了一种叫做“水龙”的救火器械,通过杠杆原理,能把水喷射到数十米高的屋顶。同时,故宫各大殿周围架设了大量蓄水的铜缸,一旦发生火灾,“水龙”能在短时间将大量水浇注到房顶,大大提高了灭火的效率。
小结一下:
一、故宫容易遭受雷击主要是建筑群宏伟高大导致的;
二、故宫屋顶的金属宝匣可能是引雷的罪魁祸首之一;
三、覆盖的琉璃瓦虽然是绝缘体,但只要沾水成为导体,并不能防雷;
四、琉璃瓦虽然不能燃烧,但可以被雷电的超高温融化穿透;
五、故宫建筑的复杂木结构是特别容易燃烧的“柴火堆”;
六、灭火还是要靠科技。

雷电是如何击穿故宫的琉璃瓦引发火灾的?

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