
雷電的形成及雷電探測(cè)裝置的分類【易造】
文章出處:常見(jiàn)問(wèn)題 網(wǎng)責(zé)任編輯: 易造科技 閱讀量: 發(fā)表時(shí)間:2020-09-17
雷電的形成及雷電探測(cè)裝置的分類,在正常的天氣條件下,大氣中的正,負(fù)電荷處于平衡的狀態(tài)。此時(shí),相對(duì)于大氣以及地面上的物體,大地?fù)碛懈嗟呢?fù)電荷。然而,當(dāng)一個(gè)雷電風(fēng)暴開(kāi)始形成時(shí),電荷將發(fā)生極化,該極化分為三個(gè)部分:云端頂部的正電荷,中間部分負(fù)電荷區(qū)( -10 至 -20℃),以及在冰點(diǎn)附近的一小部分正電荷。由于云的較低部分充滿了負(fù)電荷,從而引起大地以及地面上物體充滿了正電荷,從而在大氣中產(chǎn)生可達(dá)數(shù)萬(wàn)伏的電場(chǎng)。從可觀測(cè)和測(cè)量的角度,雷電的形成分為以下四個(gè)步驟:
階段一:電荷的分化和積累階段。在此階段能夠探測(cè)到大氣電場(chǎng)的上升,但一般并沒(méi)有成熟的雷電形成。
階段二:云間放電過(guò)程。在此階段,由于電荷的分化和積累達(dá)到一定程度,在云內(nèi)或云間產(chǎn)生了放電活動(dòng)。此時(shí),可以聽(tīng)到雷聲,或看到云內(nèi)的閃電。
階段三:云與地放電過(guò)程。在此階段,一個(gè)成熟的雷電活動(dòng)已經(jīng)形成,大量的云閃與地閃正在發(fā)生。
階段四:消散過(guò)程。由于放電結(jié)束,云層中的電荷重新趨于平衡,大氣電場(chǎng)也隨之下降至平衡狀態(tài),一般小于300v/m。
綜觀,在所有的階段中,大氣電場(chǎng)的上升是雷電形成的主要表征之一。尤其在雷電活動(dòng)還沒(méi)有產(chǎn)生時(shí),大氣電場(chǎng)是目前本地唯獨(dú)可以觀測(cè)到的與雷電形成有直接聯(lián)系的物理數(shù)據(jù)。一般來(lái)說(shuō),一個(gè)在形成中的雷云會(huì)對(duì)半徑10~20km范圍內(nèi)的大氣電場(chǎng)產(chǎn)生影響。因此建立本地雷電預(yù)警系統(tǒng),大氣電場(chǎng)探測(cè)儀是必不可少的儀器。
另一方面,當(dāng)雷電活動(dòng)已經(jīng)發(fā)生時(shí),無(wú)論是云間放電還是云對(duì)地放電,都會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的空間電磁場(chǎng),這種電磁場(chǎng)可以在較遠(yuǎn)的距離被探測(cè)到。一般云間放電過(guò)程可在32km范圍內(nèi)被探測(cè)到,而云對(duì)地放電可在60km范圍內(nèi)被探測(cè)到。
依據(jù)不同的探測(cè)方式,雷電探測(cè)裝置的分類為以下三類:
1類探測(cè)儀(場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量法FSM): 該類儀器可以探測(cè)到整個(gè)雷電過(guò)程。由于探測(cè)范圍主要在10~20km半徑范圍內(nèi),因此一般被稱為本地雷電探測(cè)裝置。
2類探測(cè)儀(磁定向法MDF): 該類設(shè)備能夠探測(cè)到雷電形成的第二及第三階段變化。云間放電會(huì)釋放出非常高頻的電磁波,一般為100mhz,該設(shè)備的有效率為80%以上,所在區(qū)域的不確定性小于5km。由于該類探測(cè)儀器可以在本地的大氣電場(chǎng)受到影響之前就探測(cè)到遠(yuǎn)程的雷云活動(dòng),因此一般被稱為遠(yuǎn)程雷電探測(cè)裝置。
3類探測(cè)儀(射頻信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量法RFM): 該類設(shè)備能探測(cè)到雷電形成的第三階段。探測(cè)距離約100km,一般都是氣象愛(ài)好者使用。
綜上所述,1類探測(cè)儀對(duì)于本地形成的雷電活動(dòng)有很好的提前效應(yīng),但是對(duì)于遠(yuǎn)程已經(jīng)形成的雷電無(wú)法及時(shí)預(yù)知;2類探測(cè)儀對(duì)于本地的雷電活動(dòng)探測(cè)的提前性不足,但是卻能在更大范圍內(nèi)預(yù)判遠(yuǎn)處雷電活動(dòng)的方向和趨勢(shì)。因此,采用1+2類的探測(cè)方式能夠?yàn)槿娴膶?duì)雷電活動(dòng)進(jìn)行預(yù)判,從而真正實(shí)現(xiàn)雷電預(yù)警的保護(hù)作用。
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