雷电辐射

大气在闪电过程中因放电而产生的电磁辐射场。

传播特性

激励电磁场的放电电流脉冲波形可分为非周期波型和衰减振荡波型两类。它们的电流都会产生静电、感应和辐射等三种电磁分量。当辐射分量在地球大气波导中传播时,地面和电离层的有限电导率使其地波和天波受到不同程度的影响。当其他传播条件不变时,主闪击辐射的电场分量,其脉冲幅度的最小值随地面电导率的减小而逐渐减小,到达最小值的时间也逐渐推迟;辐射分量还随着传播距离的增大而减弱。此外,还受频率变化的影响,当距离为200公里时,主闪击辐射场(属二类激励)在频率4000赫处,其幅度有最大值;若频率大于100千赫时,幅度显著减小。

频谱幅度分析表明,当传播距离大于10000公里、频率为7~18千赫(即甚低频范围)时,幅度出现较大值,从而构成大气波导在此频率范围容许辐射分量通过的窗口;当频率低于100赫时(即极低频范围),也存在大气波导的另一窗口。而最大衰减大约发生在2000~3000赫范围,特别是频率高于 200千赫时,幅度衰减极为迅速。因此,在远距离上,主要是雷电辐射场中低频分量的传播。

电磁场特征

从地面观测到的辐射电场脉冲波形反映大气波导传播的影响,也反映闪电放电的物理过程。

(1)波形结构特征:在近场情况下,梯级先导脉冲群(多属一类激励)的脉冲前沿约为0.5~2微秒,宽度约为数微秒,幅度约2~15伏/米,后继脉冲间隔约为5微秒。云地主闪击起始脉冲(多属二类激励)的脉冲前沿约为1~5微秒,宽度约为5~20微秒,幅度约为250千伏/米~10伏/米,尾部约为100微秒,在远场情况下,其脉冲前沿约0.1毫秒,宽度约0.3毫秒,幅度约20毫伏/米。云内闪击系列脉冲(多属二类激励)的起始脉冲前沿约为亚微秒级,宽度约为50微秒,幅度大多小于云地主闪击幅度,后继脉冲间隔约为50~200微秒。所有这些脉冲的极性、形状和排列数目与形成放电的环境有关。

(2)频率分布特征:雷电辐射电磁场分布在很宽的频带范围内,从极低频到超高频范围都能接收到天电噪声信号,然而在甚低频范围信号最强。

影响

当闪电直接击中目标时,会产生很强的电流和电压而造成毁灭性灾害;就是感应电流和电压,也会造成不可低估的破坏。闪电作为天电干扰源,不仅在很宽频段上干扰无线电通信、广播以及电视等,而且还会使遥控、遥测系统和警戒系统失灵。

就远距离传播而言,核爆炸引起的电磁脉冲波形与雷电脉冲波形很相似(见核爆炸电波传播效应、核电磁脉冲)。因此,掌握雷暴活动的规律及其相应雷电辐射信号的特征,对探测核爆炸的发生及其影响是十分重要的。