完善描述闪电通道的增长要涉及许多因素, 例如辐射传输、主回击电流前通道中的初始条件、输人电流的时间分布、通道等离子体中电能向热能的转换、通道的耗损等物理特性以及通道的长度和弯曲情况等几何特性 。 虽然Troutman(1969), Colgate 和McKee(1969), Hill(1971), Plooster(1971a)以及Few(1969, 1981)都曾尝试着论述了更接近闪电通道情况的通道增长问题, 但是至今所有的处理方法都只考虑初始能量在圆柱体中对称分布的情况, 还没有模拟真实的弯曲闪电通道的尝试 。 不过, 对有限大小的线源, 所有的结果都证实了当闪电通道每单位长度中聚集极高的能量时, 要产生过压强冲击波 。
Few(1969, 1981)提出, 雷的功率谱具有球对称的膨胀冲击波特征 。 假定行为如同“点源”的一小段通道的平均长度等于3/4倍通道的特征半径R0, 则R0=(En/πP0)1/2, 这里En是每单位长度通道中的能量耗散, P0是环境压力 。 功率谱极大值的频率fm=0.63C0(P0/E), 这里C0是声速 。
虽然对闪电产生的冲击波的传播尚未进行足够的实验, 但Holmes et al.(1971a), Dawson et al.(1968)以及Uman et al.(1970)对实验室长火花放电产生的冲击波衰减进行了测量, 实验基本上证实了上述Few的冲击波理论 。
与产生上述可听见雷声的热通道机制不同, 次声可能与闪电使云电荷的分布改变后引起的云内静电场的张弛有关(Few, 1985) 。 实际上到目前为止, 尽管对这两种过程的产生机理有物理模式进行描述, 但是这两类机制的直接证据是什么, 这两类机制对观测到的雷的压力变化的贡献如何等等, 仍然没有解决 。
利用雷声对闪电通道的重构
如果不在一条直线上的三个或三个以上的话筒同时记录到了一次雷声的主要特征, 则可以利用到达每一个话筒的声光差来确定声源的位置 。 通常有两种不同的方法 。 比较准确的方法是线状跟踪法(ray tracing), 它可以给出一次雷声事件中的多个声源点, 从而可对闪电的放电通道进行重构 。 这种方法中, 话筒之间距离相对较近, 一般为几十米 。 利用声波的主要特征到达每一个话筒的时间差可以确定入射声波的方向, 再利用闪电到达话筒阵的声光差对方向射线进行数学回归则可以确定放电源的位置 。 使用这一方法对闪电放电通道的重构技术可以参看Few and Teer(1974), Nakano(1976)和MacGoman et al.(1981)的文章 。
声定位的另一种方法被称为雷测距(thunder ranging), 这种方法中三个话筒相距较远, 一般在公里量级, 测得的位置一般误差较大 。 按照Few(1981)的理论, 声信号到达相距100m以上距离的两个话筒时由于传播路径的不同将变为不相关的, 但是一些粗略的特征在相距公里量级的两个话筒上仍然具有相关性 。 对于炸雷而言, 到达一个测站的声光差可以用来确定一个可能源位置的球面 。 三个话筒得到的三个球面相交的点则是炸雷发生位置 。 利用这种方法对闪电通道的重构可以参看Uman et al.(1978)的文章 。
雷是怎样形成的 雷是一种大气现象 。
雷是由于大气中的云体之间、云地之间正负电荷互相摩擦产生剧烈的放电, 产生高温、使大气急剧膨胀, 产生震耳欲聋的巨响, 这就是闪电雷鸣 。
当大气层电荷不断地在云层集结 。 如果电荷量变得足够强大, 就会发生闪电 。 当闪电横穿天空时, 能很快使沿途的空气变热 。 变热了的空气迅速膨胀, 并象发生爆炸那样猛烈地向四周冲击 。 这样就引起了巨大的声波, 这种声波我们听起来就是雷声 。
雷电最常见的是线形雷, 危害最大, 有时也能见到片形雷, 个别也会出现爆炸的球形雷 。 在放电区域, 电流会高达几百千安培、电压有数百万伏, 破坏力十分巨大, 如触及树木或房屋则被击倒, 触及人畜则被电死或烧焦, 酿成灾祸 。
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