作者单位
摘要
1 兰州理工大学理学院物理系, 甘肃 兰州 730050
2 西北师范大学物理与电子工程学院, 甘肃 兰州 730070
3 南京信息工程大学大气物理学院, 江苏 南京 210044
4 山西师范大学物理与信息工程学院, 山西 临汾 041004
闪电回击通道核心中的大电流及其强电磁辐射是引发多种雷电灾害的主要根源。 随着现代科技的飞速发展, 闪电防护工作显得越为重要。 为了完善闪电防护系统, 需要从描述闪电回击通道核心的特征参数入手深入研究闪电通道形成和发展过程的微观物理机制。 截至目前, 光谱观测是获取闪电通道核心特征参数的最佳手段。 2015年夏天在青海高原地区的野外试验中, 利用由高速摄像机作为记录系统组装的无狭缝光栅摄谱仪, 结合快天线地面电场测量仪, 记录到一次包括四个回击的云地闪电放电过程的光谱以及与之同步的快电场变化信息。 依据光谱, 结合等离子体理论计算得到闪电回击通道核心的电导率。 在此基础上, 应用闪电电动力学模型计算了闪电回击速度、 峰值电流、 贯穿通道核心的电磁场以及通道核心单位长度的峰值功率等特征参数。 结果表明, 回击速度在(1.2~2.3)×108 m·s-1的范围内; 贯穿回击通道核心的轴向电场、 径向电场和磁感应强度的最大值分别在(1.42~1.74)×105 V·m-1, (8.22~9.99)×108 V·m-1和(1.51~2.83) T的范围内。 当闪电回击的峰值电流在(7.52~24.05) kA的范围内时, 回击通道核心的峰值功率在(0.63~1.92)×109 W·m-1的范围内。 另外, 分析了电导率、 起始电场峰值、 回击速度和峰值电流与峰值功率之间的相关性, 结果发现峰值电流和峰值功率具有良好的线性关系。 研究结果可为探索闪电回击通道形成和发展过程的微观物理机制提供参考依据。
闪电光谱 回击通道核心 特征参数 物理机制 Lightning spectrum Return stroke channel core Characteristic parameters Physical mechanism 
光谱学与光谱分析
2021, 41(10): 3269
作者单位
摘要
1 西北师范大学物理与电子工程学院,甘肃省原子分子物理与功能材料重点实验室, 甘肃 兰州 730070
2 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所, 甘肃 兰州 730000
3 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
利用无狭缝摄谱仪获得的地闪回击光谱, 结合同步电场资料, 计算了一次闪电放电过程中的通道温度、 电导率、 回击电流峰值、 通道光亮度和电磁功率峰值等参数, 均在文献报道的合理范围内。 并由此讨论了回击前截止时间、 回击通道光亮度及电磁功率峰值之间的相关性, 研究了放电通道的电导率、 电流和电磁功率之间的变化关系。 结果表明: 回击前截止时间越长, 回击过程中所中和的电荷越多, 形成的电流越大, 辐射出的电磁能量越大。 当通道电导率变大, 同时电场变化峰值也增大时, 通道内电流变大, 回击过程中辐射出的电磁功率也变大。 这方面的工作为计算闪电放电过程中产生的光学能量和电磁能量提供一定的参考依据。
闪电光谱 电磁功率 通道光亮度 电导率 Lightning spectra Electromagnetic power Luminance of the channel Conductivity 
光谱学与光谱分析
2015, 35(6): 1474
作者单位
摘要
1 西北师范大学物理与电子工程学院, 甘肃省原子分子物理与功能材料重点实验室, 甘肃 兰州 730070
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
3 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所, 甘肃 兰州 730000
依据无狭缝光栅摄谱仪在青海获得的云对地闪电回击光谱信息, 结合空气等离子体传输理论, 用四种不同方法计算了同一闪电放电通道的电导率。 结果表明: 各种方法所得闪电核心通道的电导率数量级均为104 S·m-1; 且同一通道内的电导率随通道高度的增加有减小的趋势; 通道内电子与一次、 二次电离离子的碰撞以及它们各自的碰撞对通道电导率的贡献不可忽略; 用碰撞积分的方法计算闪电核心通道的电导率结果更为合理。 在通道电导率的基础上估算了回击通道的放电电流, 与辐射峰值电场实验资料所得的相应峰值电流相比, 其结果在合理的范围内, 并进一步探讨了温度与电流放电特性的相关性, 为研究闪电放电电流提供了一条可行的途径。
闪电放电通道 电导率 放电电流 峰值电流 作用积分 Lightning discharge channel Electrical conductivity Discharge current Peak value of current Action integral 
光谱学与光谱分析
2013, 33(12): 3192

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