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球状闪电和蛛状(Spider)闪电等

发布人:admin   发布时间:2019-06-11   作者:   资料来源:

      本节将介绍雷暴期间发生的两种特殊放电现象??球状闪电和蛛状闪电。球状闪电一般发生于地面附近,而蛛状闪电则发生于云下但靠近云底的地方。至于带闪、珠闪等实际为一般地闪的不同表现外形,不在此叙述。
 

    球状闪电

      球状闪电特指雷暴过程中所发生的一种运动着的发光球。一个典型的球闪有桔子或小柚子那么大,其直径约为20-30cm,辐射功率小于200W,可以呈现红色、桔黄色、亮白色,蓝色,甚至可以是绿色。它可以保持其形状、亮度和大小约10s甚至更长的时间,然后突然消失。目前为止对球闪的研究还基本上处于资料积累的定性描述阶段。因此本节只对球闪进行一些简单的定性描述。
      球闪一般出现在雷暴发展的旺盛期,而且大部分的球闪几乎与地闪同时出现,观察到的球闪出现在地面以上几米的高度内,它可以每秒几米的速度水平运动,也可悬浮在空中不动。也有人观测到在没有闪电放电的近地面上发生的球闪和从云向地面降落的球闪,但一般不会上升。球闪一般伴随有明显的类似臭氧的气味,或者象燃烧的硫和氧化氮。球闪可以通过电线或烟囱进入房屋,有时还会通过玻璃窗的玻璃进入房屋,而且常被引到金属物体上,并沿着这些物体移动。它可以安静地消失,也可以爆炸消失。
      目前为止,尽管对球闪有许多理论模式,但遗憾的是没有一种理论能说明球闪所表现出的行为特征和它不上升的事实。Singer(1991)以客观观测和室内实验为基础对球闪的研究现状进行了总结,并认为“球状闪电”可以用实验方法使之发生和复制。它们是直径不到1m缓慢远动的桔红色等离子体球体,实际上能够穿透窗户甚至混凝土墙壁。这些球很不稳定,而且会随着一种可怕的爆炸而消失。Golka(1994)将浸于半英尺高水中的铜铝电极之间流动的60Hz/1200A的电流短路时,发现有火球浮出水面,并可跳跃2-3s,有时可持续5s,直径约为四分之一英尺。 Ranada and Trueba(1996) 和Ranada et al.(1998)发展了球闪的拓扑模式,对球闪的稳定性、生命史、能量、辐射功率等进行了很好的模拟和解释。
      尽管对球闪的研究一直在进行,但是我们应该注意到,迄今对球闪尚无真正的科学定量记录和被公认的解释。
 

      蛛状闪电

      蛛状闪电特指在雷暴云的消散阶段或层状降雨阶段观测到的发生于云底附近具有大范围水平发展、多分叉放电通道的壮观放电现象。之所以被称为“蛛状”闪电是因为这种放电在云下面以较一般闪电发展明显慢的速度和多级分叉的形式前进,每一通道的发展特征类似于蜘蛛的爬行。肉眼看到的蛛状闪电景象十分壮观,根据观测经验,这种闪电一般并不经常出现。目前,尚没系统观测及统计结果。在我国南方较旺盛发展的雷暴云消散期,曾利用普通摄象机观测到这种蛛状放电现象。
      Mazur et al.(1998)曾经对发生于佛罗里达的一次大而准稳态发展的雷暴系统消散期发生在一次云闪和两次正地闪中的蛛状闪电进行了光学、电场变化、VHF电磁辐射和干涉仪定位同步观测,得到了蛛状闪电发展的详细图象。图3-11是他们在文中引用的一次发生于雷暴消散期的蛛状闪电通道照片。他们发现蛛状闪电的发展类似于负地闪中的负先导,其水平发展速度约为2-4×105m/s。Mazur et al.(1998)指出蛛状闪电实际上是在地面电场强度和极性转换期(即End Of Storm Oscillation, EOSO)发生的云闪和正地闪的一部分。蛛状闪电同时具有
发生于通道分叉头部的脉冲性发光和由连续电流流动保持的通道连续发光。
图3-11 蛛状闪电通道照片( Mazur et al., 1998)
 

     Sprite

      Sprite是由某种类型的闪电在雷暴云上部和电离层之间的中层和高层大气中产生的一种奇特的光学效应。它是近期被发现并确认的一种闪电放电现象。与Spider一样,目前尚无译名,这种现象可以在地面观测到(Franz et al., 1990; Lyons, 1994; Winckler, 1995; Hampton et al., 1996)也可以在空中飞行器(Vaughan et al., 1992)和飞机上观测到(Sentman and Wescott, 1993; Sentman et al., 1995; Wescott et al., 1995)。这些观测发现了至少两种明显不同的光学效应:(1)红色Sprite:集中在中层的红色发光结构,但是具有向上和向下的分量,高度在40-95km。这种现象在上述三种观测方式中都曾被观测到(Vaughan et al., 1992; Sentman and Wescott, 1993; Lyons, 1994; Sentman et al., 1995; Winckler, 1995; Pasko et al., 1998)。 (2)蓝色jets:由活跃雷暴系统顶部向上发出的细圆锥状蓝色光柱(Wescott et al., 1995)。
      通常Sprite的明亮区域(头部)集中在70-75km高度上, 微弱的红发状发光将从这一区域延伸到90km左右的高度。在明亮的头部区域以下将呈现蓝色卷须状特征,并向下延伸到40-50km的高度区域。
      对Sprite的观测研究尚处于起始阶段,同时它也受到较多的关注。其进展会有助于对闪电认识的深化。