古老紫禁城的防雷智慧

每年的6到8月，北京會進入雷雨高發時期。位于北京市中心的紫禁城有著近600年的歷史，期間不可避免地會受到不同類型自然災害的襲擊，雷擊就是其中之一。在歷史上，紫禁城有明確記載的雷擊記錄，明代有16次，清代有4次。遭受雷擊的建筑有太和殿、中和殿、保和殿、奉先殿、午門等。這些建筑遭受雷擊的原因，一是由于紫禁城位于北京的落雷帶上。二是其受紫禁城周邊的環境影響，宮城四周有護城河，處于潮濕環境中，導電性好，易于接閃；紫禁城地勢北高南低，造成位于南部的三大殿、午門等建筑的地下水位高，更容易遭受雷擊；前朝三大殿位于南部空曠的區域范圍內，且體量高大，這也使得這三座建筑相對于其他建筑更容易遭受雷擊；紫禁城所在區域的土壤電阻率相對其他區域要低，更容易聚集電荷，遭受雷擊。三是紫禁城古建筑的立面造型，正脊兩端有正吻，前后坡前部有小獸，攢尖屋頂有突出的寶頂，這些突出部位易受雷擊破壞。

在古代，由于生產力水平低下，人們對雷電缺乏科學認識，采取的防雷措施多有迷信成分。比如在正吻端部安裝鐵鏈，鐵鏈一端固定在正吻上，另一端固定在屋檐部位的瓦壟上。古人認為該鐵鏈有利于避雷，而某些現代學者亦認為鐵鏈可有助于放電，實際上這種觀點并不正確，鐵鏈反倒容易引起正吻遭受雷擊破壞。統計表明，在紫禁城古建筑遭受雷擊事件中，吻獸是最容易受雷擊的部位。因為鐵鏈懸空于建筑制高點，其鐵構件都未設置并連接金屬接地體，物理上對地電阻值無窮大，但鐵構件正好吸引空間電場形成的雷云電荷，為雷云電荷擊穿空氣放電創造條件。

再比如雷公柱的使用。雷公柱是古代工匠為了避免高聳的建筑遭受雷擊，在攢尖類建筑的木構架頂部安裝一根立柱，下部落在一根木梁上；在廡殿類建筑正脊端部的正吻下方安裝一根立柱，其下部亦立在一根梁上，上部則支撐木構架端部挑出的脊檁和兩邊的由戧；以上立柱均稱為“雷公柱”，下部支撐的梁則稱為“太平梁”，寓意有著雷公柱和太平梁的護佑，建筑不會遭受雷擊。實際上，這種做法并不科學。雷公柱是木料所造，紫禁城古建筑所用的木材多以松木為主，屬于絕緣材料，不可能起到接閃作用，這樣屋頂的雷電不會傳入地下，而仍是直接在屋頂釋放。1987年8月24日故宮東六宮之景陽宮遭受雷擊的部位正是雷公柱，且引發的火災也是源于雷公柱。

當然，紫禁城古建筑防雷措施也有科學的一面，主要表現為建筑材料為絕緣材料。如紫禁城古建筑屋頂為琉璃瓦，瓦下面為泥背，泥背下則為木質材料的椽子、望板、梁架；紫禁城古建筑的大木構架以木梁、木柱承重的核心受力體系，墻體起圍護作用，墻體材料為磚石；古建筑柱子下部為石質基礎，基礎以下則為碎磚、灰土分層疊加的地基。上述紫禁城古建筑的建筑材料均不易導電，因而有利于減小建筑本身遭受雷擊的可能性。事實上，紫禁城近千座建筑中，近600年來遭受雷擊的多以三大殿、午門等少數易受雷擊的建筑為主。

1955年8月8日晚，紫禁城午門雁翅樓東北、東南兩角亭遭雷擊，當時的文化部文化事業管理局在午門維修工程的批復中明確了研究安裝避雷針的問題。自此，故宮博物院各個古建筑開始逐步安裝避雷針和避雷帶裝置。這種現代化的科學避雷手段，使得紫禁城古建筑遭受雷擊的概率逐漸降到了最低。