雷电学知识重点

1 |雷电|也称为闪电,它是发生于大气中的一种瞬态（Is以内）的、大电流（峰值电流平均 高达几十kA）、高电压（负地闪头部相对于地面的电位超过十几mV）、高功率（其峰值 功率可达1亿kW）、长距离（几十km）的放电现象。闪电虽然有强大的功率，可以造 成巨大的破坏力，但能量很小，利用价值微不足道。 闪电放电一般产生于积雨云。 2闪电其他一般具有的特性闪电呈现明显的发光闪烁性；闪电出现的时间和地点呈现 明显的随机性；闪电极具危险性。 3地闪（云对地的放电）分为正地闪和负地闪。 4四种典型的地闪 ►由向下移动的负极性先导激发，因此向地面输送负电荷，被称为下行负地闪，占全 部地闪的90以上； ►闪电也由下行先导激发，但是先导携带正电荷，因此向地面输送正电荷，被称为下 行正地闪，这种类型的闪电少于全部闪电的10； ►闪电由从地面向上移动的先导激发，若对应于负（正）极性先导，因此将云中的正 （负）电荷向地面输送，被称为上行正（负）地闪，随着城镇高建筑物的增多，上 行放电有略增的趋势。 ►将向地面输送负电荷的闪电称为负地闪； ►向地面输送正电荷的闪电称为正地闪。 5云闪（所有没到地的放电）包括云间放电、云内放电、云和空气的放电。 6云地闪的主要区别 ► 一半以上的闪电放电过程发生在雷暴云内的主正、负电荷区之间，称作云内放电过 程，云内闪电与发生几率相对较低的云间闪电和云一空气放电一起被称作云闪。 ►虽然最频繁发生的闪电是云闪，但是由于地闪对地面物体所造成的严重威胁，以及 它的放电通道暴露于云体之外易于光学观测，因此目前对地闪放电过程已经有了相 对较系统的研究。 7球状闪电（雷暴旺盛期运动着的发光球，直径几米甚至几十米的）。 珠状闪电| （在雷暴云消散阶段或层状降雨阶段发生于云底附近具有大范围水平发展、 多分叉放电通道的放电现象）。 8金球闪电分布特征__ 全球在同一时刻大约会存在2000个雷暴，这些雷暴平均每秒钟约产生44土 5个闪电， 其中大部分闪电发生在陆地上，每年每平方公里陆地上会发生3149个闪电，而广大海洋区 域的闪电发生率则比较低，每年每平方公里约5个闪电，陆地和海洋的平均闪电密度之比近 似为10 lo 全球闪电活动主要集中分布在赤道地区，其中闪电活动最频繁的三个地区均位于赤道附 近，即韭洲大职、囊美大陆超海洋性大陟（即印度尼西亚地区），而在赤道附近的点旺达地 区，闪电密度最大可达每年每平方公里80个闪电，是全球最频繁的地区. 9我国的闪电活动在8月份达到最强，11月份最弱；主要集中在夏季（约占全年总闪电 活动的68）,春季次之（约占全年总闪电活动的24）,然后是秋季,而冬季则最弱,而 且在各个季节明显呈现出随着纬度的减小，闪电密度逐渐增大的趋势。闪电活动出现明显季 节变化主要是因为我国处在著名的东亚季风区以及太阳辐射随纬度变化的缘故。 10震忠危|5、位点1 一 随着人类社会特别是经济的发展，雷电造成的危害亦有所变化，危害面更广了，并且向微电 子器件方面倾斜，绝对损失隹逐缶增太;震患尤其以地囚造成的为甚- 地闪回击阶段峰值电流可达几万安，功率可在1011W ,温度升到30000C o能量瞬间以愁 能、机械能（包括冲击波、声波）及电磁能（包括光能）等方式散发出来。并在其贴近处产 生强大的机械效应、加热效应,也产生可波及较远处的电磁效应。 11雷电（闪电）的主要效应电动力效应；冲击波效应；光辐射效应；热效应；跨步 电压；接触电压；静电感应效应 121莱顿瓶揭示雷电的木质 荷兰物理学家莱顿大学与鼻包因感到摩擦所引起的电容易在空气中消失，就想法通过实 验寻找一种储存电荷的方法。他还通过实验发现将带电体放在一个特制的玻璃瓶内可以把 电保存下来。这种能储存电的瓶子称为“莱顿瓶”。 摩擦产生的静电荷可沿着金属链流进瓶内的金属层，因为这些电荷无法穿过玻璃瓶而漏 出来，自然就被存贮在瓶子里。当放电杆移进莱顿瓶时，瓶内的电荷会从瓶口的金属球跳出， 顺着放电杆流到瓶外的金属层而产生电火花。莱顿瓶可算是一种早期的电容器。 13雷电的卫星探测---OTD和LIS仪器 OTD 是由 Microlab-1 卫星所搭载；LIS 搭载于 TRMM （Tropical Rainfall Measuring Mission）卫星 雷电定位方法的确立磁定向的地闪定位系统，时差法的定位系统 三维雷电定位系统的发展，SAFIR VHF云闪探测系统 14气溶胶空气中悬浮的固态或液态颗粒的总称，能在空气中滞留至少几个小时。 作用形成云、雾，降水条件；改变辐射平衡；造成大气污染，能见度降低；造成光学现象。 硫酸盐气溶胶（反射太阳辐射引起降温）；黑碳气溶胶（吸收太阳辐射加热大气） 15气溶胶浓度具有明显的日变化，其变化规律各地差异很大，一般陆地气溶胶浓度的日变 化比海上大，晴天的日变化较阴天大。 气溶胶日变化具有在近地层双峰双谷的特点 第一峰值出现在早晨8时左右（日出后大气热对流加大、湍流垂直输送开始增强，使气溶胶 浓度加大）；第二峰值出现在20时左右（傍晚时热对流和湍流垂直输送开始减弱，气溶胶积 聚于近地层）；第一谷值出现在4时左右（大气层结稳定，气溶胶多沉降于地面）； 第二谷值出现在16时左右（中午前后热对流和湍流垂直输送旺盛，气溶胶输向高层）。 16大气中的离子主要来源于大气中存在电离过程，而引起大气电离的|电离源|有四种 地壳中放射性物质发出的放射线;大气中放射性物质发射的放射线;地球之外宇窗射线（如太 阳辐射中的紫外线,但它主要存在于高层大气中，在对流层中不很重要）；大气中的闪电、火山 爆发、森林大火、尘暴、雪也使大气电离。其中前三种是主要的电离源。 17 |宇宙射线|,指的是来自于宇宙中的一种具有相当大能量的带电粒子流。 宇宙线主要是由质子、氮核、铁核等裸原子核组成的高能粒子流;也含有中性的珈玛射 线和能穿过地球的中微子流。 18描述电离源对大气电离的能力用大气电离率q表示，定义为在单位体积和单位时间内大气 分子被电离源电离为正负离子对的数目，单位取离子对/cm3.s或cm s-1。大气的电离率取决 于电离源的强度和大气的密度。 19太阳黑子数极小的年份，太阳辐射增强，易发生强La Nina现象 太阳黑子数极大的年份，太阳辐射减弱，易发生强ElNino现象 20哪些物理量可以描述离子的物理特征大气离子电荷、半径、机械迁移率 21电离源有哪些大气中的电离源主要是什么 大气中射线；宇宙射线 22大气离子电迁移率的定义是什么在大气电场中离子受静电力、大气介质阻力。当二力 平衡时离子做等速运动。］丸E电场强度，U为等速运动速度,ke是电迁移率。 大气离子机械迁移率是表示大气离子在大气中运动特征的量。大气离子迁移率与大气离 子电荷、大气离子半径、大气分子平均自由程及大气粘滞系数有关。 造成大气中离子的运动原因有两种机械力和电场力 23大气正的轻离子随高度变化的特点是什么大气正轻离子迁移率随高度分布的实测结 果，为近似指数递增。 24晴天大气中始终存在方向垂直向下的大气电场，这意味