闪电首次回击过程中通道温度与电导率演化特征的研究

发布时间：2020-07-13 01:28

【摘要】：使用以高速摄像机为记录系统的无狭缝摄谱仪,在青海地区得到了若干云地闪电首次回击过程中波长为400-900 nm范围的时间分辨光谱,依据实验获得光谱计算研究了闪电通道放电过程中电流核心通道和外围发光通道的温度;结合空气等离子体的传输理论,获得了闪电通道的电导率,探讨了回击过程中通道温度及电导率的演化特征。研究结果表明,闪电电流核心通道的温度比外围通道高约5000-7000 K,并且,与最早关于通道峰值温度持续时间的观点不同,回击过程中,通道保持高温的时间远远大于峰值放电电流存在的时间,核心电流通道的温度在回击电流缓慢减小的数百微秒内维持20000 K以上高温,此特性是热效应导致雷电灾害的主要根源。这一工作为更深入的探讨研究闪电放电过程中能量传输、电流随时间演化以及闪电发展过程的物理机制提供了可靠的参考资料。
【学位授予单位】：西北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P427.3
【图文】：

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离雷暴发生较远的晴天区域会产生连续稳态的电流，通过电导大气从电离层流入大地，形成全球电循环。图1-1 全球电路等效示意图雷暴是由强对流积雨云构成，往往伴有强风和阵雨，甚至出现冰雹和降雪。雷雨云是具有强烈上升气流和下沉气流的积雨云，当地表附近的暖、湿空气上升从而置换高空较稠密的空气时，雷雨云就发展。雷雨云是一部以水汽作为热传递原动力的大气热机，闪电放电一般产自雷雨云。云内的电荷分离并最终达到放电发生（闪电）的阶段是雷暴云的典型电特点。关于雷雨云起电的机制，目前还没有普遍认可的结论，下面介绍几种典型的雷暴起电机制：龴1㖞感应起电。外部电场引起降水粒子的电极化，而极化强度取决于所涉及粒子的介电常数。在晴天电场作用下

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并且由于积雨云电结构和气流结构的观测与研究发展现状还是比较落后，所以这一起电机制还有待于进一步探索。图1-2 新墨西哥中部山区雷雨云在朗格缪尔试验室上空的发展图 1-2 新墨西哥中部山区雷雨云在朗格缪尔试验室上空的发展，云的底部距离海平面高度约莫 4 公里，云的顶部则在云底 6 公里之上的高度。云中等温线在零摄氏度的高度位于海平面之上 5 公里左右，云顶由冰晶构成，而云底是液态小云滴。

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[6]。图1-3 八类闪电(根据先导和回击的方向)r—回击；v—发展方向；l—先导然而图 1-3 所列出的分类还是有些单一，向下发展的先导在接近大地时，下行先导会与大地或大地上面的尖锐物体激发出的上行流光相接连，这种情况和上行先导相似。同时，地面上可能形成的上行流光不只一条，在空气中会一直延伸到好几米。事实上，只有六类闪电是真正的地闪，其他两类则是云闪。正地闪发生的过程比较强烈，但比较罕有，尤其是上行正地闪放电一般非常强烈。1.2 闪电放电通道物理特性的研究现状截至目前，闪电光谱是唯一可以反映闪电通道内部等离子体特性的方法。Herschel[7]等科研工作者早期在可见光的范围内对闪电光谱进行了观测，但是由于试验设备以及观测手段的原因

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