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二、雷电物理与应用研究 and Research LightningPhysicsApplication 初探雷电机理之雷电的路径 高波 (湖南省气象局防雷中心，长沙410007) 在电磁波理论中我们了解到，电磁波的传播方向和电场的分布方向是相互垂直的，那么电磁波 的传播方向我们就可以从电磁场的传播方向来推断出来。电磁场的分布方向是以电场中心以近似同 心圆状的环形分布的，并成放射状向外发散分布，如果把电磁场的强度以磁力线的方式表示出来， 那么磁力线越密集的地方，磁场强度越大，电磁波将更多的、更加集中的从此以此通过；我们这样 来理解，雷电的电磁波的传播是沿着电磁场相对密集的区域、沿着电磁场磁力线成垂直传播出去的， 从一个能量相对密集，处于激发状态的电磁场到另一个能量相对分散未被饱和的电磁场。我们认为 雷云作为一个整体，雷云的电磁场是一个能量相对密集的并处于激发状态，但电场的分布处于不断 变化之中，电磁场很不稳定。 我们这样来理解发生在云层之间和云层内的闪电：闪电的发生必然伴随着电磁场的建立，而闪 电的终结也最终导致电磁场的消逝。闪电从一个场流向另一个场它的发生需要满足一定的条件：一、 要有一个处于激发状态的电磁场；也就是说电磁场是在能够不断能补充它能量的动力源存在的情况 之下，使得电磁场的能量能够不断扩大，而超过场的容纳限度，从而使得电磁场处于激发状态；二、 要有能够与激发电场发生共鸣的场和弱势场；发生共鸣的场，是与强电场之间建立了电场感应的电 磁场；弱势场是指能量较小的未被饱和的电磁场；三、依据电“惰性”原理，闪电发生的路径必然是由 激发场到感应场距离相对较短的路径。 处于激发状态的场存在的一些必然条件：在雷云中必然有不断发生的气流变化，这就使得雷云 场有足够的能量可以不断的获取，使得雷云场有达到和超过域值(闪电域值)的动力源，是促使发 生雷电的前提条件。 处于未饱的场(弱势场)：在云层中既然有相对较强的处于激发状态的场，必然有处于未饱和阶 段的弱势场。强势场和弱势场之间是如何发生关联的，即电磁场与雷云场电磁感应的建立，是发生 闪电的必要条件。 雷云场与其它的电磁场之间的共鸣，即理解为相互之间电磁场之间发生的电磁场感应，这种相 互之间的感应是雷电轨道发生的必要条件。感应的大小关系到雷击路径的发生的几率问题，感应越 大，发生闪电的几率越大，感应越小，闪电发生的几率越小。这种感应是由电磁场的大小和覆盖的 范围决定的，发生闪电的闪电路径的几率它应该包括：一、雷云场中电磁场的场强强度，应与雷云 场中电磁场的场强强度成正比；二、雷云场发生的范围，即是可能发生闪电的两个场之间的距离， 应与场与场两者之间的距离成反比；三、与场与场两者之间的场强差成正比。由这三个因素决定了 闪电路径发生的几率。 雷云场可以在它的周围形成一个看不见的向四周不断延伸的环状的场，场的传播速度可以近似 的看做成光速，如此快的传播速度成了闪电的“信使”，它在传播的过程当中不断的收集信息，感应并 寻找能够接收它能量的、能与之发生共鸣的未饱和的电磁场。这样的物质场，能够接受雷云场传递 过来的能量，而闪电的发生轨迹正是在雷电场与感应场之间，沿着电磁场与之垂直的方向传播着。 雷电场与感应场之间建立的电磁场，为闪电的传导提供了一个类似“闸口”的无形通道，使得雷云场的 能量、闪电得以迅速的发生传导。 雷云场的能量传导：雷云在不断的发展过程中，能量不断的积累并形成雷云场，雷云场的建立 是雷电发生的先决条件。雷云场作为一个能量场，他的大小反应了雷云中能量的大小，随着雷云场 能量的不断发展，雷云场场强的传播范围不断扩张，中心能量也将不断扩大。雷云场储存并携带着 雷云中的能量，以环状的场的方式向外传播着。环状场中各处能量的大小与场中心的距离成几何方 71 第八届中国国际防雷论坛论文摘编 onInternationalConferencein Proceeding Lightning China(ILCC) 式递减，即距离场中心位置越远，所在位置的能量越小，但处于同一磁力线上的各点处的电