治理霧霾應重視大氣靜電學說

近日，包括北京和河北中南部在內的大批地區經歷了嚴重的霧霾（有的地方是霧，但北京是嚴重的霾），在輿情上出現了持續的發酵。而自12月以來，已經有兩場長時間的大霧霾。霧霾是近十幾年中國污染的主要問題，近幾年經一些互聯網媒體的渲染，已經具有政治性。事實上霧霾是可以治理的，而且和目前的一些人鼓吹的方向（比如什麼煤改天然氣）不同，成本低得多（可以說僅為人們普遍所以為的成本的萬分之一）。這涉及對大氣及氣象現象的理解，也涉及物理學深層次的重大理論變動。

大氣靜電學說是重要的科學同時也是近三十年受國際政治因素干擾而被遺忘的科學

這裡面的核心就是大氣靜電，大氣中的靜電（離子——包括電子及電子附著在原子上的離子）在各種大氣現象中扮演了極其巨大的作用，而這種作用尚未被人們所普遍認識。大氣靜電在成雲降雨、霧的形成和消失過程中會發揮四兩撥千斤的作用。治理霧霾應當重視大氣靜電學說。

涉足大氣靜電的科學研究，早在18世紀就有歐洲科學家提及，19世紀末-20世紀初開始在俄國等科學家中逐漸盛行。俄國是目前全世界大氣靜電及相關理論人才出產最多的地方，也是最贊同該理論方向的地方，而且和太陽黑子周期學說、康德拉季耶夫周期理論都能有銜接，只是20多年前國家瓦解導致人才四散，未能形成氣候，不過血脈還在。在西方，最近20多年也新興了一批科學家，他們的理論上下銜接，也能上銜太陽黑子周期理論及銀河系周期理論。中國也有個別科學家自發找到了類似的關聯理論，這就是源自1975年遼寧海城地震的地光-地相學說，這批科學家發揮了中國對天對地研究方面的竺可楨、李四光精神，積累了大量中國（及部分外國）文獻史料。上述幾個獨立發現的學者群均指向一個方向：大氣靜電很重要。

對（霧）霾的治理，只是上述龐大而涉足眾多細分領域的大氣靜電學說的一個應用而已，只是這個科學技術的小小顯靈。它還可以在調節降水、氣溫、海洋氣旋等方面發揮重要的作用。

之所以會談及這個問題，是因為這個問題也連接著美國的教訓——柯林頓時代民主黨的重大亂國之舉之一。近三十年來，人類對大氣科學的研究的思路被中斷（包括上述大氣靜電學說）：本來，人類現代的大氣-氣象研究思路主要是沿著日地關係，宇宙和地球之間的聯繫進行的，這裡面的核心是水蒸氣，因為水蒸氣的吸熱放熱效應極大，對地表溫度的影響起關鍵作用。但是，在西方以柯林頓夫婦-戈爾為核心的政治內圈人的引導下，研究的目標被錯誤的指向了二氧化碳，於是就產生了所謂人類工業活動排放二氧化碳導致全球變暖的理論，並且把二氧化碳指為人類環境的「殺手」。但是令人驚奇的是，這個運動的所謂科學領軍者對水蒸氣緘口不言，放著吸放熱（溫室）效應最大的水蒸氣不研究。這就使得日地關係-宇宙射線-大氣靜電這條科學線索成了「遺忘的科學」，目前世界只有幾撥科學家還有觸及。

本號將繼續向國人披露的特朗普未來科學政策導向也將涉及此事——特朗普在當選後走訪紐約日報時曾經對那些熱衷於二氧化碳-全球變暖的記者提到「be open mind to new ideas」，其實這個new idea就是1988年該運動興起之前的大氣科學主流，也就是要一方面恢復大氣科學的本來面目（包括我國竺可楨傳統的研究），一方面引入對二氧化碳學說最致命的科學醜聞的關鍵要害問題的披露。我們會在未來繼續詳加討論。簡單的說，如果特朗普會帶動的那個要害命題是對近三十年支配世界的政治性「科學」學說的「破」，那麼大氣靜電學說可能就是正面的「立」。

特朗普在訪問紐約時報總部時被逼著對二氧化碳理論表態：

TRUMP: I』m looking at it very closely, Tom（鼓吹全球化的托馬斯弗里德曼）. I』ll tell you what. I have an open mind to it. We』re going to look very carefully. It』s one issue that』s interesting because there are few things where there』s more division than climate change. You don』t tend to hear this, but there are people on the other side of that issue who are, think, don』t even …

TRUMP: Joe is one of them. But a lot of smart people disagree with you. I have a very open mind. And I』m going to study a lot of the things that happened on it and we』re going to look at it very carefully. But I have an open mind.

TRUMP: You know the hottest day ever was in 1890-something, 98.(歷史記錄的最熱年份是1898年而不是現在) You know, you can make lots of cases for different views. I have a totally open mind.My uncle was for 35 years a professor at M.I.T. He was a great engineer, scientist. He was a great guy. And he was … a long time ago, he had feelings — this was a long time ago — he had feelings on this subject. It』s a very complex subject. I』m not sure anybody is ever going to really know. I know we have, they say they have science on one sidebut then they also have those horrible emails that were sent between the scientists. Where was that, in Geneva(Copenhagen) or wherever five years ago? Terrible. Where they got caught, you know, so you see that and you say, what』s this all about. I absolutely have an open mind.

上述俄羅斯的學說幾經轉折發揚光大，在蘇聯體系下啟動了一種系統性的研究，莫斯科氣象局在上世紀七八十年代專門進行對降雪進行均勻化，防止暴雪的試驗。蘇聯解體後，這條路線的科學研究者流離海外，在多國進行了操作，期間也有一些海灣任性的富國試圖找到這批群體增加降水，然則任性的海灣阿拉伯人不具備科學精神，在90年代尚未成熟時就要指定下多少雨云云。最終，這批群體在中國找到了用武之地。本號全程目睹了其引入和在若干試驗地不同目的的操作。其中，最近在華北某地進行了除霾和降雪試驗。試驗證實了大氣靜電的強大功能。實際效果勝過筆下千言，本號想先引用部分圖片來進行說明，考慮到保密需求，大部分圖都截取部分展示。

2016年12月5日11點30分啟動。在9點30和11點30的天空狀況

9點30

11點30

一小時後，12點30

再一小時後，13點30

15點

15點50

第二天早上10點

同時，第二天早上9點半城市中心的天氣情況（仍然有一定霧霾）

本號在12月7日也進行了實地走訪。

這是到達所在地火車站時的情況（早上）

這是在運行兩天多後拍攝的效果。值得注意的是，有比較明顯的效果分界線。

當天城區也是有輕霧的晴天，藍顯著較淡。

這是返程時在火車站拍攝的情況。

眾所周知，12月以來京津冀地區發生了兩次大霾，一次是12月16日-21日，一次是12月30日到現在仍在繼續的大霾。

迎戰大霾，大氣靜電裝置進行

第一個效果是直接大氣靜電除霾，也就是上面的靜電操作。順便說一下，這個方法不是把霾的微粒吸到靜電裝置上，而是把微粒抬升到平流層（從而極大稀釋而消散，向東擴散到太平洋降落）或者附著到地表（不是近地，而是貼著地板）——根據日夜的不同而不同。

大霾第一天

大霾最終的18日、19日狀態（此為18日）

目前來看，河北霾極大，效果沒有普通霾的時候的效果那麼好。大霾時大概影響範圍還是在5公里之內甚至更低，如果沒有多單位複合作用，效果有限。

第二個效果是增濕降雪除霾。這種方法，影響範圍將比較大。可以覆蓋河北中部和南部。從12月9日開始嘗試。12月河北中南部的濕度普遍很高，某地12月中旬就開始下雨雪。之後，邢台、邯鄲兩地，降雪非常頻繁——12月到目前為止北京還沒怎麼下過雪。但是各位可以查查河北南部下雪下了多少次了（墨跡天氣的網友實時照片也可印證）。

另一個河北今年獨特的現象是：遍地霧凇。眾所周知，霧凇是吉林聞名的景觀，需要在溫度、濕度均合適的情況下形成，通常要求濕度足夠大。往年霧凇只在河北太行山等特定地方存在，而今年河北南部、東部各市的街道上都是霧凇，引起了廣大市民和氣象部門的興趣。與之類似，在本輪大霾（12月30日-今）的過程中，河北中南部的環境要好於北京（可留意邢台-邯鄲甚至石家莊的天氣情況），一是污染指數河北如邢台、邯鄲比北京低，二是呈現是霧而不是霾的現象。同時，本號也懷疑，在濕度足夠高的情況下，水蒸氣凝結放熱，抬高了今冬河北中南部的溫度。因為今年下半年本來是拉尼娜現象嚴重的一年，應該迎接全球極寒模式，加拿大-美國西部在今冬的極寒是此預測的應驗，但中國沒有。

河北滄州

河北邯鄲

河北石家莊（河北科技大學）

河北唐山

河北邢台

河北邢台

河北唐山遵化

值得說以下今天網易大力宣傳的一個穿過霧霾的高鐵列車的案例。其實這是不奇怪的，而且也和大氣靜電學說有一定聯繫。因為高鐵列車是靠電力驅動的，上方電力線裸露，在高鐵沿線是很容易吸引細顆粒物的——奧妙就是帶電。所以，高鐵列車經過霧霾區後車身會附著大量的顆粒物和水汽，所以表現為髒水在車身呈現高速運動下的流動痕迹。可以認為穿過霧霾的高鐵是大氣靜電學說的一個絕佳人工試驗標本。也今兒可見，那些藉機鼓噪「高鐵的外表說明了我們的肺的壓力」的公知們的荒謬之處：你的肺又不帶高壓電（鐵路電線電壓為27.5千伏）你哪來的如高鐵車身的肺？當前輿情的這一點是值得注意的，有人希望借霧霾來打一場仗，而我們如果沒有足夠開放的科學武器，是會失利的。

高鐵會有污穢是因為高鐵上面的電線帶電！

整個宇宙射線-大氣靜電-氣象-地相物理學說的體系及其應用範圍

因此我們有必要梳理一下大氣靜電學說的整個演變過程。其實大氣靜電學說在大氣-地球系統中扮演重要的作用。這一點在人類科學的早年發展就有人意識到了。其中的代表是18世紀末的義大利-英國科學家提比略卡瓦洛（Tiberius Cavallo），他說：

義大利-英國18世紀末科學家提比略·卡瓦洛及他發明的靜電測量儀

「可以肯定，大多數國家乃至全世界的大氣，包括其現象如雲、霧、雨等等，都是總是帶電的，而我們對這種靜電在這偉大大自然的實驗室中的作用一無所知，這麼普遍而活躍的自然力量肯定不會是自然僅僅用來製造雷電來恐嚇人類的」——《關於測量自然或人造小規模電離離子量並確定其質量的方法》

（「It has been ascertained, that the air of most countries, and probably of the whole world, as well as the clouds, fogs, rains, C. are almost always electrified; but we are ignorant of the office (role) which this electricity can have in the great laboratory of nature; for surely so general and so active a power can hardly be intended by nature, merely to intimidate mankind now and then with thunder and lightning.」—Tiberius Cavallo, 「Of the Methods of Manifesting the Presence, and Ascertaining the Quality, of Small Quantities of Natural or Artificial Electricity」 (Phil. Trans. Royal Soc. London, vol. 78, pp. 1–22, 1788).）

在19世紀之後，這種觀測開始和太陽的運動聯繫起來。這就是太陽黑子學說。

俄羅斯在19世紀開始出現對宇宙進行積極探索的俄羅斯學派，橫跨工程、物理、生物、生態、社會科學。其中的眾所周知的核心人物是齊奧爾科夫斯基——俄羅斯航天之父。

齊奧爾科夫斯基及其助手奇熱夫斯基

齊奧爾科夫斯基有個年輕助手叫奇熱夫斯基（Alexander Chizhevsky），負責宇宙生物學，同時也覆蓋天文學對生物、社會的影響。奇熱夫斯基的核心觀點就是太陽黑子理論，這個理論認為，根據太陽活動的起伏周期，太陽黑子活動會對地球上的生物乃至人的精神狀態產生影響——進而社會活動會天文現象發生關聯。最常見的周期是11-12年，而俄國當代史上的革命——1905年起義和1917年暴動正好就是12年（奇熱夫斯基為此理論付出了在西伯利亞流放多年的代價，但始終不改）。太陽活動的峰值年會造成社會躁動，在合適的激發條件下就會起作用。但是這裡面有什麼關聯？答案是離子。奇熱夫斯基認為太陽活動可能會導致地球上空氣離子的變化，而離子對生物體有作用。進而，奇熱夫斯基認為可能這是通過宇宙射線發生影響的，所以蘇聯宇宙生物學研究很熱，比如早年往宇宙飛船里放狗。（負離子有助於人們心情愉快就是他總結髮現的）

奇熱夫斯基的這套理論和另外一個經濟學家康德拉季耶夫有關。康德拉季耶夫提出的是長波理論——長波約55年，這個長波的驅動力是科學技術創新的集中爆發。那麼為什麼是大概這個長度？一個聯繫就是太陽黑子——而太陽黑子的活動的大周期與人類創造力的萌發有關聯。

所以，俄國是世界上最熱衷於周期理論，進而太陽黑子-宇宙射線-空氣離子-大氣靜電的國家，這是有傳統的。

俄羅斯1997年紀念奇熱夫斯基誕辰百年紀念幣及康德拉季耶夫

與此同時，另一套學說在西方逐漸成長起來。這就是源自塞爾維亞-南斯拉夫科學家米盧廷·米蘭科維奇（Milutin Milankovic）的提出的太陽-地球軌道的周期變動-地球氣溫變化周期理論。它的原理是這樣的，地球繞著太陽按照橢圓形軌道轉，這個軌道本身會有周期性的變化。同時地球本身的南北極軸和軌道面的夾角會有變化，隨著軌道的變化，每年太陽照射地球的平均照射面就會有變化，這樣就會造成太陽「輻射量」的周期性變化，進而影響地球的氣候——主要是成雲降雨帶來的溫度變化。由此，米蘭科維奇可以用天體物理學精確倒推和預言地球上的溫度周期，而這些周期被古生物學考古所證實。

米蘭科維奇，他是塞爾維亞為數不多的世界知名科學家（與特斯拉並列）

另一方面，早在20世紀初放射性物理試驗中，就有一種裝置叫做雲室，就是用充滿水蒸氣的盒子來觀測放射性粒子的軌跡——放射性粒子軌跡所過之處勢必形成一條「雲霧線」。到90年代，有一組丹麥科學家斯文斯馬克（Henrik Svensmark）和他的同事克里斯滕森發現了這樣的邏輯關係：宇宙射線的多少將直接影響近地大氣的雲的形成。那麼到達宇宙的射線密度又受什麼影響呢？一，是受源頭的影響——射線（粒子）的強度波動會受超新星爆發影響，而太陽系的射線密度和太陽系在銀河系的相對位置有關（因為銀河系有4條旋轉臂，太陽系在其中一條的邊緣，時進時出），二，太陽本身的周期性活動又影響宇宙射線到達地球的能力（等於在終端造成波動），由此波動套波動，形成複雜的波動曲線，而地球上的溫度與之有關。（H. Svensmark and E. Friis-Christensen, 『Variation of cosmic ray flux and global cloud coverage-a missing link in solar-climate relationships』, J. Atmos. Terr. Phys. 59, 1225 (1997)）這主要是通過粒子射線激發地球空氣中的離子（即大氣靜電）促成成雲降雨有關。而成雲降雨涉及水蒸氣，是最具有吸熱放熱效應的氣體——影響溫度。

Svensmark的宇宙射線波動理論的實證：1987-2005年的5次宇宙射線強度突然削弱的日子與全球表面氣溶膠濃度變化及雲的變化

為此，斯文斯馬克在歐洲的原子能研究機構CERN啟動了一個叫CLOUD（Cosmics Leaving Outdoor Droplets）的項目，目的就是再造宇宙射線，射入模擬大氣環境看會產生多少離子。迄今已經多年了。具體的情況可參考youtube上的the cloud mystery紀錄片。

the cloud mystery紀錄片的截圖

由此可以勾勒出一個大概的邏輯框架：那就是宇宙射線進入太陽系，在疊加了太陽的波動後，照射地球，在地球大氣中激發靜電離子，而靜電離子既可以成雲降雨從而影響地表溫度，也可以影響生物的生命活動乃至人的心情、創造力，從而形成生態、社會周期。一些俄國和西方的著名科學家都對此有所表示，包括二戰前美國科學體系的重要領導人Karl Taylor Compton（MIT教授及MIT校董。美國物理學家，對氣體靜電激發有大量研究並認為奧妙無窮），瑞典科學家Hannes Alfvén（1970年諾貝爾物理學獎獲得者），對等離子體物理學及「電磁宇宙」提出系統看法，與上述體系有密切關係，俄蘇凝聚態物理學創始人Yakov Frenkel（半導體理論的先驅），對大氣靜電理論進行了深入研究，提出「帶著大氣的地球不是一個電容器而是一個獨特的靜電的機器」。除了上述三位已經去世的學者外，在世的涉及相關理論及技術的學者還包括上述蘇聯學者、英國雷丁大學的R.G.Harrison教授、UCLA的Richard Turco教授、前洛斯阿拉莫斯實驗室的Brian Tinsley教授（但他的理論體系可能是錯誤的）。值得一提的是，「亞歐大陸橋」概念（這個概念後來演變成了「絲綢之路經濟帶」）的提出者，美國的德裔組織拉魯切組織(Helga Zepp-LaRouche)也對相關理論很感興趣並在其著作中有所提及。

R.G.Harrison教授歸納的大氣靜電「體系」示意圖

在我國也有科學工作者發現了類似的現象。例如國家地震局的老前輩徐好民先生，根據1975年海城地震前地光現象的研究，發現了大量相關的證據，並收集中外古代、近代、現代的自然現象，發現有很多共同點。比如，地震後往往有大雨，會有異味，動物會有反應。為什麼呢？因為突發的地殼變動，會導致地球內部的放射性射線射到大氣中，激發大氣中離子靜電，成雲降雨，或引起化學反應，或引起動物感應。進而，可以解釋大量的現象，比如球狀閃電，其實是一種大氣中的等離子體態，是一種普遍的不同狀態物質的組合，較大的球狀閃電(滾地雷)消失後往往也引發短時間的局域大雨，也是這個道理。再比如，所謂不明飛行物，和可能就是一種大氣靜電在空中小範圍內群聚的現象，自然也隨著靜電的消失而消失。

而大氣靜電現象在除霾上的應用，就是動用靜電的特性，快速吸附細顆粒物。這個過程中同時會引發空氣水分子的凝聚和勢能改變，從而對空氣運動和溫度產生影響。可以說，這只是一個非常小的應用。當然，除了極個別學者，目前對上述過程的理解還是不成體系的，有待仁人志士將相關內容進行整理和翻譯。

當前霧霾治理的輿論環境下，有很多方向是不適用於中國的。包括：

鼓吹天然氣代替煤炭。當然，我國可使用的天然氣是越來越多了，但是，我國的資源稟賦是少油少氣，而且即便頁岩氣技術出現突破，我國的頁岩氣結構也比美國複雜很多，開採成本高得多。而且，如果我國發電大規模依賴於天然氣，將使我國能源安全嚴重依賴于海外——無論是緊鄰俄羅斯的中亞還是從太平洋上進口LNG（中東或者未來的美國）。

事實上我國大型燃煤發電的火電站是極為高效清潔（粉塵意義上）的，燃煤如果有污染，主要是華北平原農村的個體和私有小經濟的散煤，這恰恰要通過集中經濟來整治！——當然，脫硫脫硝問題中省了升溫環節是會導致霧霾的原因。柴某的煽情宣傳片完全沒有經濟的系統觀，全然不提英國70年代的能源結構改變源自北海油氣田的發現。

藉機鼓吹去工業化，鼓吹接過美國民主黨的大旗，對中國工業進行限制。現在已經出現了從西方進口「約束碳排放」取代我國原來意在減少顆粒物和二氧化硫、二氧化氮的「排放」的傾向。如果我們國家大搞特稿，那麼將重蹈美式全球化中歐美自己的重大戰略失誤，喪失工業、製造業高技術的主動權。必須明確指出，霧霾問題是顆粒物問題，和二氧化碳沒有任何關係，二氧化碳是無色無味無顆粒，化學性質不活躍的氣體。至於溫室效應也和它沒有關係，影響溫度的主要是空氣中的水蒸氣。

其實，霧霾的成因是多方面陰差陽錯的湊巧湊在一塊形成的。根據本號對行業內專家（熱力工程專家）的了解，其實此前有人提及到了要害，那就是中國引進西方除塵脫硫脫硝技術的時候沒有把排放氣體再升溫（省掉了貌似不必要的步驟）的確是霧霾形成的要害，再加上小汽車的普及，氮氧化物很容易形成顆粒。具體說來包括四點：1、工業鍋爐；2、脫硫脫硝時通過含鈣水池子，會帶出顆粒物煙和低溫水，水多，這形成了霧霾；3、北京引入分散式天然氣供暖系統（如昌平一帶），雖然成本比鍋爐取暖低，但是排出大量的水，而且天然氣燃燒會形成炭黑，炭黑（確實有害人體）和水一結合就成了霧霾；4、汽車尾氣排放。因此，最合適的解決方案就是推動電動車或混動車，大力發展軌道交通。這方面比亞迪代表了我國先進的生產力方向，我們當然有能力解決發展階段的問題。（當然，本號一直對2013年以後國際反二氧化碳運動找上比亞迪不以為然。）