一次强的云对地闪电首次回击过程的光谱分析.pdf

第 2 6 卷 , 第4 期 　 　　　　　　　　　　　光 谱 学 与 光 谱 分 析 Vol 26 ,No4 ,pp 733737 2 0 0 6 年 4 月 　　　　　　　　　　　 　Sp ect ro scop y and Sp ect ral Analy si s Ap ril , 2006 　 一次强云对地闪电首次回击过程的光谱分析 1 , 2 2 2 1 2 袁 　萍 , 郄秀书 , 吕世华 , 陈冠英 , 张广庶 1 西北师范大学物理与电子工程学院 , 甘肃 兰州 　730070 　　 2 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 , 甘肃 兰州 　730000 摘 　要 　利用无狭缝光栅摄谱仪 , 获得了一次强云对地闪电首次回击过程 400 ～600 nm 范围的光谱 , 将原 子结构的理论应用于闪电光谱的研究 , 用多组态 DiracFock 方法 , 计算了有关光谱线的波长 、振子强度以及 相应的激发态能量等参数 , 并重新辨认了波长为 4 190 和 4253 nm 的谱线 。结合相应的光谱跃迁参数和电 学观测资料对试验光谱进行了分析 , 并发现 , 回击通道的光谱结构及特性与闪电放电的强度密切相关 , 在强 闪电回击过程中 , 激发能量较高的 O Ⅱ离子谱线增强 。根据光谱特征推断 , 强闪电回击通道的峰值温度应高 于过去的估算值 。 主题词 　闪电光谱 ; 等离子体 ; MCDF 方法 中图分类号 : P4273 　　文献标识码 : A 　　　文章编号 : (2006) 中一个非常重要的基本依据 , 由于闪电放电的复杂多变性 , 引　言 迄今 , 这方面的工作还不够成熟 。光谱特性与闪电放电的相 关性是揭示闪电物理过程的重要途径之一 。给出与光谱有关 　　雷电过程产生的强大回击电流 , 使闪电通道中聚集大量 的基本参数 , 了解通道等离子体的密度 、温度等特性 , 寻找 的等离子体 , 它们的特性参数及变化与闪电形成和发展的物 光谱特征与通道电流 、电磁场变化的对应关系 , 对探讨雷电 理过程密切相关 , 因此 , 通道等离子体诊断一直是雷电物理 激发和发展过程的微观物理机制 , 做好雷电预警和防护的研 的研究领域所关心的课题 。由于自然闪电的发生在时间和空 究工作有重要的意义 。特别是强闪电放电过程 , 其大电流和 间尺度上的随机性 , 加上闪电过程的高速瞬间变化特性 , 使 强电磁辐射效应是造成对人身的伤害 , 导致森林火灾 、电力 等离子体诊断的其他探测手段难以实现 , 而光谱观测可以在 和通讯系统中断的主要根源 。强闪电放电过程的特征参数 , 一定的距离内获取通道内部的信息 , 所以, 特别引起人们的 也一直是雷电防护的研究中最为关注的问题 。本工作根据这 兴趣[ 19 ] 。早期 ,利用常规的摄谱仪对闪电光谱的研究仅限于 一领域研究工作的需要 , 用无狭缝摄谱仪 , 获得了一次强云 谱线的识别[ 13 ] , 由此了解通道等离子体的成份 。尽管在这 对地闪电首次回击过程 400～600 nm 范围的光谱 。用多组态 方面已有大量的工作 , 由于过去缺少准确的原子能级和跃迁 DiracFock (MCDF) 方法 , 且系统考虑了相对论效应 、电子关 参数的数据 , 对个别谱线的指认仍然有疑问[3 ] , 也有一些尚 联 、弛豫效应等重要贡献 , 计算了与