雷電輻射

雷電輻射是大氣在閃電過程中因放電而產生的電磁輻射場。

雷電輻射

正文

大氣在閃電過程中因放電而產生的電磁輻射場。
傳播特性 激勵電磁場的放電電流脈衝波形可分為非周期波型和衰減振盪波型兩類。它們的電流都會產生靜電、感應和輻射等三種電磁分量。當輻射分量在地球大氣波導中傳播時,地面和電離層的有限電導率使其地波和天波受到不同程度的影響。當其他傳播條件不變時,主閃擊輻射的電場分量,其脈衝幅度的最小值隨地面電導率的減小而逐漸減小,到達最小值的時間也逐漸推遲;輻射分量還隨著傳播距離的增大而減弱。此外,還受頻率變化的影響,當距離為200公里時,主閃擊輻射場(屬二類激勵)在頻率4000赫處,其幅度有最大值;若頻率大於100千赫時,幅度顯著減小。
頻譜幅度分析表明,當傳播距離大於10000公里、頻率為7~18千赫(即甚低頻範圍)時,幅度出現較大值,從而構成大氣波導在此頻率範圍容許輻射分量通過的視窗;當頻率低於100赫時(即極低頻範圍),也存在大氣波導的另一視窗。而最大衰減大約發生在2000~3000赫範圍,特別是頻率高於 200千赫時,幅度衰減極為迅速。因此,在遠距離上,主要是雷電輻射場中低頻分量的傳播。
電磁場特徵 從地面觀測到的輻射電場脈衝波形反映大氣波導傳播的影響,也反映閃電放電的物理過程。
① 波形結構特徵:在近場情況下,梯級先導脈衝群(多屬一類激勵)的脈衝前沿約為0.5~2微秒,寬度約為數微秒,幅度約2~15伏/米,後繼脈衝間隔約為5微秒。雲地主閃擊起始脈衝(多屬二類激勵)的脈衝前沿約為1~5微秒,寬度約為5~20微秒,幅度約為250千伏/米~10伏/米,尾部約為100微秒,在遠場情況下,其脈衝前沿約0.1毫秒,寬度約0.3毫秒,幅度約20毫伏/米。雲內閃擊系列脈衝(多屬二類激勵)的起始脈衝前沿約為亞微秒級,寬度約為50微秒,幅度大多小於雲地主閃擊幅度,後繼脈衝間隔約為50~200微秒。所有這些脈衝的極性、形狀和排列數目與形成放電的環境有關。
② 頻率分布特徵:雷電輻射電磁場分布在很寬的頻帶範圍內,從極低頻到超高頻範圍都能接收到天電噪聲信號,然而在甚低頻範圍信號最強。
影響 當閃電直接擊中目標時,會產生很強的電流和電壓而造成毀滅性災害;就是感應電流和電壓,也會造成不可低估的破壞。閃電作為天電干擾源,不僅在很寬頻段上干擾無線電通信、廣播以及電視等,而且還會使遙控、遙測系統和警戒系統失靈。
就遠距離傳播而言,核爆炸引起的電磁脈衝波形與雷電脈衝波形很相似(見核爆炸電波傳播效應核電磁脈衝)。因此,掌握雷暴活動的規律及其相應雷電輻射信號的特徵,對探測核爆炸的發生及其影響是十分重要的。

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