雷電原理復(fù)習(xí)大綱

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上雷暴云電荷結(jié)構(gòu)及起電機(jī)制1 地球大氣分層標(biāo)準(zhǔn)及各標(biāo)準(zhǔn)下的大氣分層。答案：按溫度隨高度的變化：對流層、平流層、中間層、熱層和外大氣層。 按大氣組成：均質(zhì)層、非均質(zhì)層。 按電磁特性：中性層、電離層、磁層。2 雷暴云的垂直偶極性和三極性結(jié)構(gòu)分別是怎樣的？答案：垂直正偶極性：上正下負(fù)。 負(fù)偶極性：上負(fù)下正。三極性結(jié)構(gòu)：上部正電荷，下部負(fù)電荷，底部少量正電荷。3 迄今為止，進(jìn)過觀測研究，除了垂直的偶極性和三極性電荷結(jié)構(gòu)外，雷暴云中還存在什么樣的電荷結(jié)構(gòu)？答案：反極性電荷結(jié)構(gòu)、發(fā)生傾斜的電荷結(jié)構(gòu)、多偶極形式的電荷結(jié)構(gòu)等。4 形成雷暴云需要什么條件，一個(gè)雷暴云單體分為哪幾個(gè)階段，各

2、階段有什么特征？答案：條件：（1）凝結(jié)核。（2）空氣中水汽的飽和或過飽和。（3）絕熱膨脹降溫（絕熱上升）。雷暴云單體發(fā)展共分三個(gè)階段：積云期、成熟期和消散期。積云期雷暴云水平尺度較小，云底高度較低，云體中僅有上升速度，云內(nèi)粒子較單一，冰相粒子較少較小。 成熟期雷暴云水平尺度增大，云底高度上升，上升氣流達(dá)到最大，同時(shí)有下沉氣流出現(xiàn)，云內(nèi)冰相粒子較大較多，此時(shí)期一般出現(xiàn)強(qiáng)的降水和閃電。消散期雷暴云內(nèi)以下沉氣流為主，小的冰粒子和過冷水粒子在云的中上部，大的粒子隨降水大量降到地面，雷暴云趨于消亡。5 雷暴云的分類。答案：依據(jù)形成過程中的對流抬升機(jī)制：局地?zé)崂妆?、鋒面雷暴、地形雷暴。 根據(jù)形態(tài)和組織結(jié)構(gòu)

3、：普通單體雷暴、多單體雷暴、帶狀雷暴（颮線）、超級單體雷暴。6 什么叫做感應(yīng)起電機(jī)制？答案：指在垂直外電場的作用下，被極化的小云滴和大雨滴之間的碰撞會發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移，后來又衍生到霰粒與冰晶的碰撞起電。7 什么叫做非感應(yīng)起電機(jī)制？受哪些因素的影響？答案：是雷暴云中最重要的起電機(jī)制，霰粒子與冰晶碰撞引起的轉(zhuǎn)移電荷極性和電荷轉(zhuǎn)移量主要依賴于溫度和液態(tài)水含量，另外還與碰撞冰晶的尺寸和碰撞速度有關(guān)。下行負(fù)地閃放電過程箭式先導(dǎo)光學(xué)上表現(xiàn)為一根很亮的細(xì)線，或像幾十米長的箭一樣向地面?zhèn)鞑?，沒有分叉。梯級先導(dǎo)：閃電進(jìn)入初始擊穿后期，電子與空氣分子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生輕度的電離，而形成負(fù)電荷向下發(fā)展的流光，表現(xiàn)為一條暗淡

4、的光柱像梯級一樣逐級伸向地面。即為梯。1 什么是上行地閃和下行地閃？答案：上行地閃：從地面向上發(fā)展的先導(dǎo)激發(fā)。 下行地閃：向下移動的先導(dǎo)激發(fā)。2 *一次負(fù)地閃過程分為哪幾個(gè)階段，每個(gè)階段的特征及持續(xù)時(shí)間？梯級先導(dǎo)單個(gè)梯級的長度？梯級先導(dǎo)通道直徑？梯級先導(dǎo)的平均電流？梯級先導(dǎo)的總電荷？答案：（1）預(yù)擊穿過程：初始擊穿過程的正、負(fù)擊穿都由同一點(diǎn)始發(fā)并沿相反的方向傳播，分別進(jìn)入負(fù)、正電荷區(qū)。（2）梯級先導(dǎo)0 （3）連接過程：下行的梯級先導(dǎo)傳播至地面幾十米的范圍內(nèi)時(shí)，先導(dǎo)頭部電荷產(chǎn)生局地電場將由于地面上的電導(dǎo)物體存在而增強(qiáng)，而地面或地面的突出物體上也將產(chǎn)生向上的迎面先導(dǎo)，當(dāng)二者相連接時(shí)，將導(dǎo)致強(qiáng)的放電

5、過程即回?fù)舻漠a(chǎn)生。先導(dǎo)和回?fù)糁g的過程被稱為連接過程。（4）回?fù)暨^程：產(chǎn)生大電流強(qiáng)電磁輻射的地閃回?fù)粲行У貙⒃瓉沓练e在先導(dǎo)通道中的電荷以及在通道頂部的電荷輸送到了地面。（繼后回?fù)簦豪^后回?fù)舻姆逯惦娏鞣植迹畈欢酁槭状位負(fù)舻囊话?。）?）閃擊間過程：在多回?fù)舻亻W的兩個(gè)回?fù)糁g，會發(fā)生連續(xù)電流、M分量和K變化等。時(shí)間間隔為幾十毫秒。（6）直串先導(dǎo)：回?fù)粢话銢]有分叉。直竄先導(dǎo)的電場變化一般持續(xù)時(shí)間為1ms。單個(gè)梯級的長度平均為50m。梯級先導(dǎo)通道直徑變化范圍約110m。平均先導(dǎo)電流為1.3kA。總電荷量10-20C，單位梯級長度的平均電荷為10-3C/m。3 先導(dǎo)的靜電學(xué)模式中的源電荷模式。答案：一

6、個(gè)發(fā)展完善的先導(dǎo)通道可以等效為一個(gè)位于地表上空均勻帶電的垂直線電荷。4 回?fù)糸g的過程：一、 連續(xù)電流 地閃的連續(xù)電流過程是雷暴云中局地荷電中心在閃擊之后沿閃電通道對地的持續(xù)放電過程，它可引起慢而大幅度的地面電場變化，且云下的閃電通道持續(xù)發(fā)光。二，K變化：云內(nèi)的回?fù)暨^程，其電場變化波形為單極性脈沖。三、 M分量指在回?fù)暨^程之后通道微弱發(fā)光階段通道亮度的突然增加，并伴隨有電場的快速變化。第二章 正地閃、云閃和其他類型閃電1 正地閃的放電過程。答案：云內(nèi)預(yù)擊穿過程、先導(dǎo)過程、連接過程、回?fù)暨^程、閃擊間過程、連續(xù)電流和M分量等。2 上行閃電。答案：當(dāng)雷暴云下部存在大范圍的正電荷區(qū)時(shí)

7、，可能在高大建筑物頂端誘發(fā)上行負(fù)先導(dǎo)。當(dāng)上行負(fù)先導(dǎo)進(jìn)入雷暴云正電荷區(qū)后穩(wěn)定傳輸，從而將云內(nèi)正電荷等效地向大地釋放。高大建筑物頂端易于始發(fā)上行先導(dǎo)，但同時(shí)其頂端的電暈離子可能會抑制先導(dǎo)的始發(fā)。絕大多數(shù)上行負(fù)地閃是由于周圍發(fā)生的正地閃誘發(fā)的。3 雙極性地閃。答案：指在云對地放電過程中，同時(shí)向大地釋放了兩種相反極性的電荷。4 一次云閃的主要過程。答案：常始于連續(xù)傳播的流光，當(dāng)其遇極性相反的電荷源時(shí)，引發(fā)類似地閃回?fù)舻姆烹娺^程，即反沖流光，伴隨小而快速的電場變化（K-變化）。 云內(nèi)放電過程區(qū)分為初始、活躍和結(jié)束三個(gè)階段。、上行閃電（上行雷）：地面尖端物由于尖端放電形成持續(xù)傳輸?shù)牧鞴?，向上傳輸進(jìn)入雷暴云

8、，從而引發(fā)的雷電稱為上行閃電（上行雷）第三章 人工引發(fā)雷電1 火箭人工引雷中傳統(tǒng)的引發(fā)雷電技術(shù)和空中引發(fā)雷電技術(shù)方法、原理，引發(fā)雷電的過程。引發(fā)雷電技術(shù)技術(shù)方法：火箭-導(dǎo)線技術(shù) 原理：尖端放電過程：通過向起電的雷暴云體發(fā)射拖帶金屬導(dǎo)線的小火箭來實(shí)施的，在負(fù)環(huán)境電場下，當(dāng)火箭以100200m/s的速度升空時(shí)，引雷鋼絲同時(shí)也被拉出通?；鸺仙揭话倜椎母叨葧r(shí)，由于尖端放電效應(yīng)，在導(dǎo)線上端引發(fā)上行正先導(dǎo)，隨著正先導(dǎo)的發(fā)展，導(dǎo)線上的電流達(dá)到一定的強(qiáng)度，導(dǎo)線由于被不斷加熱而熔斷，隨后放電通道再次被導(dǎo)通，并促進(jìn)上行正先導(dǎo)進(jìn)一步發(fā)展進(jìn)入云體。隨后發(fā)生類似于自然雷電箭式先導(dǎo)-繼后回繼的放電過程，即引雷成功。

9、空中引發(fā)雷電技術(shù)技術(shù)方法：火箭-導(dǎo)線-尼龍線技術(shù) 原理：尖端放電過程：火箭拖帶的細(xì)金屬導(dǎo)線與大地之間通過一定長度的絕緣尼龍線相連，上升的火箭首先釋放出一段幾十米的絕緣尼龍線，然后是金屬導(dǎo)線。當(dāng)釋放的金屬導(dǎo)線達(dá)到一定長度時(shí)，在導(dǎo)線的兩端引發(fā)先導(dǎo)過程，當(dāng)下行的負(fù)先導(dǎo)接近地面時(shí)，一個(gè)上行的連接正先導(dǎo)將從地面目標(biāo)物激發(fā)，一旦兩個(gè)先導(dǎo)連接，將在目標(biāo)物與導(dǎo)線下端之間產(chǎn)生所謂的雙向先導(dǎo)-小回?fù)暨^程，隨后發(fā)生的放電過程與傳統(tǒng)引雷方式類似。2 傳統(tǒng)的人工引雷中雷暴云底部分別為正電荷和負(fù)電荷時(shí)，引發(fā)的雷電物理過程有什么區(qū)別？為正電荷時(shí)，引發(fā)的雷電一般在初始連續(xù)電流過程之后即終止，放電的峰值電流一般在千安上下為負(fù)電

10、荷時(shí)，初始連續(xù)電流過程之后，可能會發(fā)生數(shù)次直竄先導(dǎo)及繼后回?fù)暨^程，放電的峰值電流可達(dá)數(shù)十千安，放電持續(xù)時(shí)間一般在數(shù)百毫秒甚至一秒以上。34 冰雹云、颮線、熱帶氣旋中的閃電特征。(1)冰雹云：單體、多單體和超級單體風(fēng)暴都可能產(chǎn)生冰雹。冰雹云除降雹外，還常伴有強(qiáng)降水、破壞性大風(fēng)和雷電等災(zāi)害性天氣。冰雹云中的上升氣流速度更大，能夠攜帶更多的降水粒子進(jìn)入高空，使得云頂高度更高，雷達(dá)回波也更強(qiáng)。動力和微物理?xiàng)l件非常利于雷暴的起電和放電。通常，冰雹云的雷電頻數(shù)要遠(yuǎn)高于普通雷暴。(2) 颮線: 颮線（Squall Line）又稱不穩(wěn)定線或氣壓涌升線，是由若干排列成行的雷暴單體或雷暴群所組成的風(fēng)向、風(fēng)速發(fā)生突

11、變的狹窄的強(qiáng)對流天氣帶。颮線過境時(shí)，常產(chǎn)生冰雹、災(zāi)害性強(qiáng)風(fēng)以及雷電等。颮線中，云閃通常非常活躍，占總閃的絕大部分。一般可將颮線劃分為3個(gè)獨(dú)立的區(qū)域：對流區(qū)、過渡區(qū)以及層云區(qū)。(3) 熱帶氣旋: 熱帶氣旋（Tropical Cyclone）是發(fā)生在熱帶或副熱帶洋面上的低壓渦旋，是一種強(qiáng)大而深厚的熱帶天氣系統(tǒng)。與中緯度的中尺度對流系統(tǒng)相比，熱帶氣旋內(nèi)的上升氣流較弱，過冷水含量也少。根據(jù)非感應(yīng)起電機(jī)制，這些動力和微物理特征并不適合云內(nèi)起電過程的發(fā)生。實(shí)際的觀測也表明，熱帶氣旋中的雷電活動并不頻繁。5 正極性地閃與災(zāi)害性天氣的可能關(guān)系。通常，雷暴中正地閃占總地閃的比例較低，一般少于10% ，但有些情況

12、下正地閃比例也有可能較高，如雷暴消散期、冬季雷暴、中尺度對流系統(tǒng)的層云區(qū)等此外，強(qiáng)雷暴的對流區(qū)有時(shí)也呈現(xiàn)出正地閃非常活躍的現(xiàn)象。所以，在某些地區(qū)、某些特殊類型的風(fēng)暴確實(shí)能夠產(chǎn)生大量的正地閃，并且還較為常見6 全球雷暴活動的地理分布呈現(xiàn)哪三個(gè)特征？（1）平均年雷暴活動一般隨緯度增加而遞減。（2）陸地上的平均年雷暴日普遍大于同緯度的海洋地區(qū)。 （3）在陸地上，潮濕地區(qū)的平均年雷暴日一般大于同緯度干旱地區(qū)的數(shù)值。 7 中國雷暴活動的地理分布特征？(1) 陸地上的雷電活動大體可分為四條大致與海岸平行的帶狀區(qū)域：近海區(qū)域，中部區(qū)域，西部區(qū)域和西部邊境區(qū)域，陸地雷電活動的這一特點(diǎn)與中國地勢的三級階梯分布緊

13、密相關(guān)。(2) 喜馬拉雅山脈南北兩側(cè)、中國陸地東部和西部，海洋和陸地之間雷電密度差別很大。 （3）廣州附近、廣東茂名附近及海南島中部地區(qū)是中國雷電活動最頻繁的三個(gè)地區(qū)。（4）中國地勢第二級階梯的西部及青藏高原的北部邊緣地區(qū)是中國雷電活動最弱的區(qū)域，個(gè)別地區(qū)甚至全年沒有一次雷電第四章 雷暴云上方的大氣瞬態(tài)發(fā)光事件1 雷暴云上方的大氣瞬態(tài)發(fā)光事件包括哪幾種？顏色、形態(tài)、發(fā)展的高度和方向、亮度等方面各有什么特征？(1) 紅色精靈顏色：上方頭發(fā)（hair），8895 km的高度；中間為頭（head），6674 km，這兩部分皆為紅色；下方為卷須，4060 km高度，上方為紅色，向下轉(zhuǎn)成紫色最后變成藍(lán)色形態(tài)：可以是單一的垂直圓柱狀，也可以由多個(gè)具有復(fù)雜尺寸、取向和形狀的分離單元構(gòu)成，但以圓柱狀(columniform)和胡蘿卜狀(carrot)為主要形態(tài)，另外, 還有天使?fàn)?Angle) 和焰火狀(firework) 等發(fā)展的高度和方向：始發(fā)高度一般在7085 km，并以大約10 000 km/s的速度快速向下發(fā)展。亮度：亮度可達(dá)幾百兆瑞利, 并持續(xù)幾十毫秒。(2) 藍(lán)色噴流: