闪电发生时的基本物理过程

按照国际惯例,一次完整的闪电过程定义为一次闪电(flash 或者light-ning flash),其持续时间为几百毫秒到1秒钟不等,一次闪电包括一次或者几次大电流脉沖过程,被称为“闪击(stroke)”,而其中最强的快变化部分叫“回击(return stroke)”。闪击之间的时间间隔一般为几十毫秒,对地闪电在人眼中所呈现的闪烁,便是由几次闪击所造成的。【钧和电子浪涌保护器】为您分享如下内容：

负地闪

负地闪过程将云内的负电荷输送人地,一次负地闪过程通常可中和儿十库仑时云中电荷,它以持续时间为几毫秒到几百毫秒的云内预击穿过程升始,之后是从云到地以间歇性突跳式行进的梯级先导过程,梯级先导过程在儿十笔杪内向下输送大于10C以上的负极性云电荷,先导电流平均为300A。当梯级先导头部接近地面时,在地面的自然尖端或高大建筑物等突出物体上将诱发一个或几个上行先导,由此产生连接过程。当下行先导头部与上行先导接触时,随即发生首次回击过程。回击上行的速度约为光速的三分之一,峰值电流平均约为30kA,上升时间约为几微秒。首次回击结束后，放电过程如果停止,则称为单闪击闪电,如果在较短的时间内发生以直窜先导或直窜一梯级先导引导的后继回击,则为多闪击闪电。

正地闪

正地闪的放电过程与负地闪类似,都由云内的预击穿过程开始,之后是从云到地的先导和回击过程.但正地内回击次效一般较少,通常只有一次回击。雷暴中以中和负极性电荷的负地内为主,但在雷暴的消散阶段,中尺度对流系统的层状云区,产生冰雹,龙卷等火書性天气过程的超级风暴中都时常出现大量的正地闪,更重要的是正地闪的发生发展具有其独特性。观测结果显示正地闪的最大回击电流有时可达300 kA,中和的电荷量达几百库仑，它的连续电流的幅值比负地闪的大一个量级,其回击的上升时间较负地闪回击要稍长。由于正地闪具有中和电荷量多和回击电流大,并常常带有持续时间较长的连续电流而更易引起诸如森林火灾、油库爆炸等更为严重的雷电事故。http://www.junhedianzi.cn 不同地区正地闪占全部地闪的比例有较大差别,从0至100%不等。比例最高的是日本的冬季雷暴,最高可达100%,通常在40%~90%之间。一般来讲,虽然在夏季雷暴中正地闪较为罕见,但是其发生的比例会随着纬度的增加和地面海拔高度的增加而增加。 随着海拔高度的增加,正地闪发生的比例也增加,在海平面上比例约为3%,在海拔高度为2~4 km的地方,则为30%。这个比例的大小很可能与雷暴的电荷结构有关,但目前还没有明确的结论,这仍是一个非常值得研究的问题。

云闪

云闪是最经常发生的一种闪电放电事件,云闪持续时间与地闪类似,平均为半秒钟。一个典型的云闪放电过程可以传播5~10 km的距离,中和电荷几十库仑。根据地面电场变化观测结果分析推断:云闪放电一般开始于连续传播的流光,当流光遇到极性相反的电荷源时,便引发类似于地闪回击的放电过程称为反冲流光,与此相伴的电场叫做K变化,对应于小而快速的电场变化。一般将云闪分为初始、活跃和结束三个阶段,约占云闪整个持续时间一半时间的初始和活跃阶段与通道垂直延伸有关,最近利用先进的三维雷电观测系统LMA(Lightning Mapping Array)发现:云闪放电呈现双层结构，上下两层通道分别在正负电荷区内水平延伸和扩展,有一个垂直短通道把这两层通道连接起来;在具有三极性电荷结构的雷暴云中,云内放电不仅发生于上部正电荷区与中部主负电荷区之间,还存在着反极性放电过程。http://www.junhedianzi.cn 它起始于中部负电荷区,向下传输到下部正电荷区后水平发展；除极性相反外,其特性与发生在上部正电荷区与中部主负电荷区的闪电一致,进一步证实雷暴下部正电荷区的存在并且参与放电过程。云闪由于发生在云内,受云体的遮挡，对其进行直接的观测较困难,同时由于对地面的影响相对较弱,从而没有引起人们足够的重视。但随着雷电探测技术的提高,特别是微电子技术的广泛采用,云闪产生的电磁脉冲对电子设备的影响越来越严重,人们也越来越关注云闪放电特性。尤其是反极性云闪的发现,由于它发生的位置较低,对地物的影响更大,但其发生发展机制的研究才刚刚开始,这将进一步促进人们对云闪过程的研究。

【钧和电子浪涌保护器】分析，雷电物理过程的研究仍将是今后相当长一段时间内的主要任务,特别是雷电不同放电过程的超高频电磁辐射特征、放电的发展和演化过程、放电所伴随的电、光、声效应,以及不同地区雷电放电过程的异同等,这些问题的揭示,将对有针对性地开展科学的雷电防护、减少雷电灾害起到重要的指导作用。