避雷针

避雷针（英語：Lightning Conductor）或称引雷针、接闪器，可以称为避雷导线。傳統避雷針由本傑明·富蘭克林發明，第一代避雷針也以其命名為富兰克林针（Franklin Rod）。國際電工委員會（IEC）及美国消防协会（NFPA）只認可傳統避雷針，且明確指出新型避雷針並不是有效系統。^[1]

新型避雷針的工作原理可分為兩大類：

1. 擴大保護範圍
2. 降低建築物受雷擊的機率，甚至阻止雷擊發生

提前放電（Early Streamer Emission）避雷針，又稱主動式避雷針，它利用雷雨雲的電場，主動產生向上的閃流（Early Streamer）吸引雷擊。其支持者宣稱可擴大保護範圍。法國承認ESE避雷針，並制定了相關的國家標準NF C 17-102。^[2]不過，ESE避雷針的效用一直備受爭議。美國消防協會（NFPA）認為它是有效的科學理論，曾考慮接納ESE技術，並委托了第三方機構（美國國家標準技術研究所）進行技術評估。NIST認為，ESE具有科學理論支持，但科學家和工程師現時（1995年）仍未完全了解ESE的運作原理，也沒有足夠的數據證明它可擴大保護範圍，其效果存疑。^[3]NFPA最終決定不把ESE避雷針列入認可設計。電機電子工程師學會（IEEE）指出ESE缺乏有效的科學理論及實證，顯示其能擴大保護範圍。^[4]即使如此，ESE避雷針仍然廣泛應用於法國以外的其他國家。擴大保護範圍意味着，可減少相同面積下所需的避雷針數量，簡化工程設計，降低安裝和維修成本。在經濟誘因下，不少地產發展公司都選擇採用ESE技術。^[5]

2005年，美國聯邦法院裁定，生產商未能提出足夠的證據，證明ESE能「提升」避雷系統或擴大保護範圍，下令禁止在廣告宣稱中作出有關陳述。^[1]生產商不可宣稱產品的性能高於NFPA 780所列明的保護半徑，也不可宣稱產品獲取以下認證機構/學會承認，或符合相關的設計標準。

• 保险商实验室（Underwriters Laboratories）
• 美國消防協會（NFPA）
• 電機電子工程師學會（IEEE）
• 國際電工委員會（IEC）
• 美國國家電工標準（NEC）
• 美國避雷研究所（Lightning Protection Institute）

電荷轉移系統（Charge Transfer System）並不會吸引閃電，而是利用離子產生器去消散物體上的電荷和附近空氣的電場。這使受保護的物體與雲層沒有電位差，使建築物不會受到直接雷擊，閃電只會落在保護區以外。

消雷陣列系統（Dissipation Array System）是由美國 Lightning Eliminators and Consultants Inc. (LEC Inc.) 持有專利的一種CTS，宣稱可完全阻止雷擊落在受保護設施。

CTS/DAS支持者認為，傳統避雷針和ESE避雷針選擇了承接雷擊，新型「消雷」系統則選擇了降低雷擊機率，更加安全可靠。CTS沒有獲得任何國家或認證機構承認，只有生產商提供的履約擔保（Performance Guarantee）。生產商承諾，若系統無法防止直接雷擊，將為客戶提供賠償。

有研究指出中和雷擊先導（lightning leader）所需的電荷比CTS所產生的電荷高出數百倍，甚至過千倍，因此CTS無法起到保護作用。研究人員更揶揄ESE和電荷轉移系統是「魔法保護系統」。^[6]

在雷电发生时，避雷针能吸引雷电的放电通道，让雷电电流从避雷针流入地球的土地裡，避免巨大的电流对建筑、设备、树木造成破坏或者伤害偶然在地面之上走动的人或动物。

有一種說法認為避雷针可利用尖端放电现象，让地球大气层中雷云中的电荷及时地释放，通过避雷针进入地球地面，将电荷减低及中和，避免其过分的积累而引发巨大的雷电击中事故，并保护被雷电击中的建筑物或设备。^[7]但也有研究指出尖端放電的電量，並不足以中和所有電荷。^[8]

避雷针是广泛地使用于全世界的建築物避雷系统中，并且效果良好，因为它们大大地减少了与闪电相关的火灾和建筑物结构损坏。

早期美国科学家认为避雷针向天的一端应该是一个尖端形状，而英国科学家则认为向天的顶端应是一个球体形状的效果比较好。事實上，實際試驗證明最佳的避雷針是棒狀，頂端略鈍。為發揮避雷針的作用，避雷針應安裝在建築物的最高點，以低電阻的電纜接地到地下的土地或水。

目前也有第三代避雷針，名為「多針型避雷針」，外型不像傳統避雷針為一根針狀的「凸針」而是由多根細針所組成的「多針」凸針的尖端處會積蓄電荷去吸引雷電，而多針則相反，其原理並非透過引雷將雷電導入大地中，而是利用尖端放電原理，將尖端中的正離子消散，從而使雷電與建築無法相互吸引，達到防雷的目的，這種避雷針常安裝於工廠、船舶或飛機上，相比傳統的富蘭克林或阿波羅避雷針更加可靠安全。

避雷針保護的區域為錐形，其地面範圍的半徑約為避雷針到地面的距離。避雷针不能完全避免被保护的建筑或电力设备被雷电击中，只能降低被击中的機率。同时因为大地电阻的存在，避雷针被雷电击中时会抬高其附近地面的电势，所以，在雷雨天气时不能靠近避雷针，避免发生触电事故。

• 中国

唐代《炙毂子》记载了这样一件事：汉朝时柏梁殿遭到火灾，一位巫师建议，将一块鱼尾形状的铜瓦放在层顶上，就可以防止雷电所引起的天火。今天看來，屋顶上所设置的鱼尾开头的瓦饰如果真能避雷，應該是因爲避雷针的原理。^[9]

• 斯里蘭卡

某些最古老的避雷导线也可以在斯里蘭卡找到，好像追溯到一千年前的阿努拉德普勒王国的地方可发现由铜制成金属物安装在每个建筑物的高处点。

• 美国

傳統避雷针是美国科学家本傑明·富兰克林于1752年7月的一个雷雨天中所发明的。当时他是用了一個捕捉雷电的风筝实验作試驗。此风筝实验证实了他的推测理論，并发明了避雷针。^[10]

英国人哈利士（William Snow Harris ,1-4-1791 – 22-1-1867）于1820年发明了在木帆船使用的避雷针装置。由於海上氣候嚴峻且難以預料，過去大多船隻儘管安裝了傳統型避雷針，但船身及設備仍然時常遭受雷擊。傳統避雷針實為引雷針，會主動吸引閃電，然而，我們卻無法確保閃電總是能擊中避雷針，且傳統型避雷針本身也存在著死角。若是主動引雷，無疑是增加了雷擊的風險。因此航運公司紛紛將原本船隻上的傳統型避雷針移除，改為能消除電荷，真正可以消雷的第三代避雷針-多針型避雷針，將其安裝於船舶上的優點有三，一是他能夠將船隻上積累的電荷消除，大幅降低成為雷擊目標的機會，達到無死角的避雷；二是雖然大幅降低雷擊的機會，但若雷擊不幸的發生時，它與傳統型避雷針同樣能將電流導出，保護船身及設備；三是它的體積小，安裝在船隻上時較不會引響船上其他的設備，同時，也更好的面對海上嚴峻的風浪。

由於傳統型避雷針原理是吸引閃電，將電流導入地面，因此飛機不會加裝傳統型避雷針。飛機外殼由金屬製造，即使被雷擊中，也不會對機上乘員造成傷害，飛機的機翼也會裝有，同第三代多針型避雷針能消除電荷的靜電刷，將飛機外殼因高速與空氣摩擦產生累積的電荷快速排放回到空氣，使得閃電無從與其互相吸引。由於鼻錐內裝有雷達，故鼻錐外殼不能使用金屬材質，為保護雷達，機鼻外殼嵌有幾條金屬線，雷擊時金屬線會吸收電流導到金屬的機身，降低雷達受損的機率。

• 閃電
• 雷击死亡