闪电放电不同阶段等离子体通道物理特性的研究

摘要

依据在西藏那曲地区由无狭缝光栅摄谱仪获得的闪电放电通道的光谱资料,选取3个多回击自然闪电过程的光谱,并将其中一次闪电放电过程的光谱与同步的电学观测相结合,首次讨论了光谱特征和通道温度与闪电放电特性、电流热效应的相关性。研究结果表明,多回击放电过程中,闪电光谱的结构有明显变化,一次闪电不同回击过程的通道温度有明显差异,闪电前期的温度通常较高,之后呈逐渐降低趋势;光谱总强度与辐射电场的变化幅度、放电电流的大小成正比。另外,通道温度与回击过程传输的能量正相关,但二者的变化幅度不具有固定的比例关系,反映了不同回击中通道电阻、热量的传导、辐射、回击通道的初始温度等因素的差异,也与电场和电流的变化不完全同步有关。这项工作为进一步的高时间分辨率闪电光谱试验以及闪电过程光电相关性的研究和物理机制的探讨提供了参考数据。
　　在此基础上,依据在山东地区利用无狭缝红外摄谱仪获得的波长在760~970nm范围的闪电近红外光谱,通过中性原子(NI、OI)的辐射计算了每个闪电沿回击通道不同位置处的温度;首次讨论了红外辐射阶段闪电放电等离子体温度和光谱总强度沿放电通道的演化特征。结果分析表明,近红外光谱主要是闪电回击后期的辐射,不同闪电的光谱结构差异不大,通道温度较回击初期和发展阶段降低,约为16000K左右。地闪通道的温度和光谱总强度沿放电通道的变化趋势与回击前期基本一致,即同一放电通道内,随着高度的增加略呈减小趋势,在近地端最大,与云-地闪电过程的光学观测相吻合;云闪通道的温度和光谱总强度沿放电通道非单调性变化,在通道的拐弯、分叉以及结点附近二者发生突变。为闪电放电的低温低电流过程以及通道的冷却提供一些新的信息,对闪电过程物理机制以及伴随的化学效应的研究有重要的意义。

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第一章 绪论

§1.1 闪电概述

§1.2 负地闪放电过程

§1.3 负地闪辐射电场变化观测

§1.4 闪电发射光谱的观测研究

§1.5 本论文的主要工作及意义

参考文献

第二章 试验设备和基本理论概述

§2.1 闪电光谱的记录设备

§2.2 光谱定量分析的理论依据

参考文献

第三章 多回击闪电放电通道物理特性的研究

§3.1 引言

§3.2 试验观测及资料分析

参考文献

第四章 闪电放电近红外区域辐射演化特征分析

§4.1 引言

§4.2 放电通道等离子体的辐射机制

§4.3 近红外光谱及温度沿放电通道的演化特征

参考文献

第五章 总结与展望

1、本工作的主要结论：

2、工作展望

致谢

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