閃電M 分量光譜特征及通道溫度和電子密度特性*

王雪娟 許偉群 王海通 楊靜 袁萍張其林 化樂(lè)彥 張?jiān)?/p>

1) (南京信息工程大學(xué)氣象災(zāi)害教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 氣候與環(huán)境變化國(guó)際合作聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室, 氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警與評(píng)估協(xié)同創(chuàng)新中心, 中國(guó)氣象局氣溶膠與云降水重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室, 南京 210044)

2) (中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所, 中層大氣和全球環(huán)境探測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100029)

3) (西北師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院, 甘肅省原子分子物理與功能材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 蘭州 730070)

利用無(wú)狹縫光柵攝譜儀記錄的一次閃電首次回?fù)艉? 個(gè)M 分量的光譜資料, 分析了其光譜特征.并結(jié)合等離子體理論, 首次計(jì)算了閃電M 分量?jī)?nèi)部核心通道和周?chē)姇瀸油ǖ赖臏囟群碗娮用芏?研究了這兩個(gè)物理量沿通道的變化特性, 并與相應(yīng)回?fù)舴烹娺M(jìn)行了對(duì)比.結(jié)果表明: 閃電M 分量的光譜特征相比回?fù)舻墓庾V特征有明顯差異, M 分量通道的光輻射主要來(lái)自紅外波段的光譜線(xiàn).M 分量放電過(guò)程中內(nèi)部電流核心通道的溫度可達(dá)40000 K, 電子密度數(shù)量級(jí)為1018 cm–3.周?chē)姇瀸油ǖ赖臏囟葹?0000 K 左右, 電子密度比核心通道的電子密度小一個(gè)數(shù)量級(jí).M 分量?jī)?nèi)部核心通道的溫度隨通道高度的增加而減小, 周?chē)姇瀸油ǖ赖臏囟入S通道高度的增加而增大.在內(nèi)部核心通道, 電子密度隨高度基本保持不變.在周?chē)姇瀸油ǖ? 通道頂端光強(qiáng)明顯增大的兩個(gè)M 分量其電子密度隨通道高度的增加而增大, 頂端光強(qiáng)增加較弱的一個(gè)M 分量其電子密度隨通道高度基本保持不變.而相應(yīng)的回?fù)舴烹? 其內(nèi)部電流核心通道和外圍電暈層通道的溫度均隨通道高度的增加而增大, 電子密度均沿通道基本保持不變.

1 引 言

M 分量是閃電放電過(guò)程中的一個(gè)重要子物理過(guò)程.它是閃電將云中電荷轉(zhuǎn)移到地面的三種過(guò)程(先導(dǎo)-回?fù)簟⑦B續(xù)電流和M 分量)之一, 是雷電物理研究領(lǐng)域的重要內(nèi)容.Malan 和Collens[1]于20 世紀(jì)30 年代, 首次發(fā)現(xiàn)在閃電回?fù)糁蟮倪B續(xù)電流階段, 通道持續(xù)放電過(guò)程中原本發(fā)光微弱的通道, 其亮度有時(shí)會(huì)突然增強(qiáng), 后來(lái)研究者們把這一現(xiàn)象命名為M 分量.M 分量通常是疊加在連續(xù)電流過(guò)程上的脈沖放電, 它會(huì)使原來(lái)緩慢變化的連續(xù)電流的電場(chǎng)發(fā)生突變.因此, 另一種M 分量的描述是指閃電連續(xù)電流過(guò)程中電流的擾動(dòng)或暫態(tài)增強(qiáng)[2,3].

自閃電M 分量被發(fā)現(xiàn)以來(lái), 國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)它的波形特征、電流幅值、轉(zhuǎn)移電荷量、通道發(fā)光等進(jìn)行了相關(guān)研究和報(bào)道.如Jordan 等[4]報(bào)道了M分量光強(qiáng)隨時(shí)間的波形與相應(yīng)回?fù)舻牟ㄐ蚊黠@不同, M 分量光強(qiáng)隨時(shí)間的波形呈近似對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu), 并隨通道高度的增加其波形結(jié)構(gòu)和幅值變化很小, 而回?fù)舻墓鈴?qiáng)隨通道高度的增加明顯減小.Thottappillil等[3]報(bào)道在電流資料上, M 分量表現(xiàn)為一個(gè)對(duì)稱(chēng)的電流脈沖波形, 其波形在上升時(shí)間和持續(xù)時(shí)間上均與回?fù)暨^(guò)程有明顯差別.Rakov 等[5]報(bào)道在電場(chǎng)資料上, M 分量表現(xiàn)為電場(chǎng)波形的鉤狀特征, 并隨距離的增加, M 分量電場(chǎng)隨距離的衰減不明顯, 而回?fù)綦妶?chǎng)明顯衰減.Qie 等[6]報(bào)道了人工觸發(fā)閃電中63 次M 分量的電流幅值、持續(xù)時(shí)間、轉(zhuǎn)移電荷量的幾何平均值分別為276 A, 1.21 ms, 101 mC.肖桐等[7]報(bào)道了人工觸發(fā)閃電M 分量電磁場(chǎng)和電流在峰值幅度上具有顯著的相關(guān)性, 幾何形狀也較一致.呂偉濤等[8]和孔祥貞等[9]通過(guò)分析高速攝像資料對(duì)M 分量的通道亮度特征也進(jìn)行了報(bào)道.近年來(lái), 隨著觀(guān)測(cè)手段的提升和研究的深入, 研究人員也發(fā)現(xiàn)了千安量級(jí)的大幅值M 分量.其強(qiáng)度和較弱的回?fù)粝喈?dāng), 部分M 分量的幅值超過(guò)5 kA,上升時(shí)間低于2 μs, 波形接近較小的繼后回?fù)?蔣如斌等[10]報(bào)道了6 次幅值達(dá)到幾千安量級(jí)的人工觸發(fā)閃電M 分量, 給出了波形統(tǒng)計(jì)特征(幅值為3.8—7.0 kA, 上升時(shí)間為12—72 μs).且通過(guò)物理模型的反演計(jì)算, 認(rèn)為該類(lèi)M 分量和通常的M 分量有不同的物理機(jī)制, 其產(chǎn)生與閃電通道的狀態(tài)有一定關(guān)系.由上可以看出, 目前對(duì)M 分量的相關(guān)研究主要是對(duì)其宏觀(guān)放電和發(fā)光特征的研究,對(duì)其通道內(nèi)部微觀(guān)發(fā)光信息和物理特性等的研究還很缺乏, 并且現(xiàn)有對(duì)M 分量光譜特征的觀(guān)測(cè)研究也非常少.

本文利用無(wú)狹縫高速攝譜儀記錄的一次閃電首次回?fù)艉? 個(gè)M 分量的光譜資料, 分析其光譜特征.計(jì)算M 分量放電中間核心通道和周?chē)姇瀸油ǖ赖臏囟群碗娮用芏?研究這兩個(gè)物理參量隨通道高度的變化特性, 并與相應(yīng)回?fù)舻墓庾V特征與放電通道的參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析.為深入揭示閃電M 分量微觀(guān)物理過(guò)程和發(fā)生機(jī)制提供一定參考和依據(jù).

2 理論方法

2.1 基本假設(shè)

閃電放電電流通常在幾微秒內(nèi)達(dá)到幾十千安[6],可瞬間將閃電通道加熱至氣體分子被高度電離, 使整個(gè)放電通道成為一個(gè)等離子體通道[11].對(duì)閃電等離子體光譜的分析需要基于兩個(gè)基本假設(shè):

1) 通道是光學(xué)薄的.Uman 和Orville[12]已分析得出, 閃電光譜中的NII, OII, NI, OI 和Hα譜線(xiàn)滿(mǎn)足光學(xué)薄條件.

2) 通道滿(mǎn)足局部熱力學(xué)平衡條件.Uman[13]指出閃電回?fù)敉ǖ肋_(dá)到熱平衡的時(shí)間為0.01 μs 量級(jí), 故閃電通道滿(mǎn)足局部熱力學(xué)平衡.

2.2 通道溫度

基于以上基本假設(shè), 選取同一元素同一電離度的多條譜線(xiàn), 如閃電光譜中的主要發(fā)射譜線(xiàn)NI, OI,NII 和OII 譜線(xiàn)等, 可通過(guò)下式來(lái)計(jì)算通道溫度[11]:

式中,c為常數(shù);I表示譜線(xiàn)強(qiáng)度;λ表示譜線(xiàn)波長(zhǎng);g,A,E和k分別表示統(tǒng)計(jì)權(quán)重、躍遷概率、上激發(fā)能和玻爾茲曼常數(shù).

2.3 電子密度

電子密度是反映等離子體的重要特性參數(shù).譜線(xiàn)的Stark 加寬是研究閃電放電通道電子密度的有效方法, 譜線(xiàn)Stark 加寬的半經(jīng)驗(yàn)公式為[14]

式中, Δλ1/2為譜線(xiàn)的半高全寬,Ne為電子密度,ω為加寬參數(shù).

3 資料分析

分析資料來(lái)源于無(wú)狹縫高速攝譜儀在中國(guó)青海記錄到的一次負(fù)地閃首次回?fù)艉蟀殡S的長(zhǎng)連續(xù)電流過(guò)程上疊加的3 個(gè)M 分量[15,16].攝譜儀的拍攝速率為6500 幀/秒 (fps), 分辨率為1280 × 400.由光聲差可推測(cè)出該閃電的觀(guān)測(cè)距離約為1.5 km.圖1 給出了整個(gè)過(guò)程的原始發(fā)光圖片.為了方便,將回?fù)鬜 發(fā)生的時(shí)間定義為0 ms.回?fù)鬜 前的先導(dǎo)只記錄了兩張圖片, 發(fā)生時(shí)刻分別為–2.618 ms和–2.464 ms.根據(jù)回?fù)敉ǖ赖姆种Х较蚩膳袛嗷負(fù)羟暗南葘?dǎo)為下行先導(dǎo).由圖1 可以看出, 在–2.464 ms時(shí), 先導(dǎo)通道明顯短于在–2.618 ms 時(shí)的先導(dǎo)通道,且發(fā)光也較弱.另外, 先導(dǎo)與回?fù)鬜 之間的時(shí)間間隔大于2 ms.這均不同于一般的負(fù)地閃.

圖1 中回?fù)鬜 之后, 原通道分支消失, 伴隨有一個(gè)持續(xù)時(shí)間大約為2.464 ms 的長(zhǎng)連續(xù)電流過(guò)程,并在連續(xù)電流過(guò)程上疊加有3 個(gè)M 分量, 分別用M1, M2, M3 表示.對(duì)應(yīng)時(shí)刻分別為0.154, 0.770和1.386 ms.M1 與M2, M2 與M3 之間的時(shí)間間隔均為0.616 ms.M1 和M2 對(duì)應(yīng)的通道亮度明顯大于回?fù)鬜 的通道亮度.M1, M2 通道頂端的徑向發(fā)光范圍和發(fā)光亮度明顯大于通道底端的徑向發(fā)光范圍和發(fā)光亮度.

為進(jìn)一步比較分析M 分量和回?fù)舻陌l(fā)光特性,圖2 給出了回?fù)鬜 與M1, M2, M3 的原始光譜,波長(zhǎng)范圍為400—1000 nm.圖2 中每一張圖片的右側(cè)和左側(cè)分別對(duì)應(yīng)零級(jí)光譜和一級(jí)光譜.零級(jí)光譜即反映閃電放電的原始通道.將R, M1, M2,M3 的一級(jí)原始光譜圖片轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)通道某一高度位置處的譜線(xiàn)圖, 如圖3 所示.

由圖2 和圖3 可以看出, M1, M2, M3 與回?fù)鬜 的光譜結(jié)構(gòu)大體相似, 譜線(xiàn)組成基本相同.在可見(jiàn)范圍內(nèi), 光譜線(xiàn)主要為激發(fā)能較高的一次電離的NII 離子線(xiàn)(20—30 eV).在紅外波段, 光譜線(xiàn)則主要為激發(fā)能較低的中性NI 和OI 原子線(xiàn)(10—14 eV).比較回?fù)鬜 和3 個(gè)M 分量的各譜線(xiàn)強(qiáng)度,可以發(fā)現(xiàn), M1, M2, M3 在可見(jiàn)波段的離子線(xiàn)強(qiáng)度明顯小于回?fù)鬜 在可見(jiàn)波段的離子線(xiàn)強(qiáng)度.并在M1, M2, M3 的整個(gè)發(fā)射光譜中, 可見(jiàn)波段的離子線(xiàn)強(qiáng)度明顯小于其紅外波段的原子線(xiàn)強(qiáng)度.由此可得, 對(duì)于M 分量放電過(guò)程, 其通道發(fā)光主要來(lái)自紅外波段的光輻射.該結(jié)論對(duì)閃電的光學(xué)監(jiān)測(cè)等工作具有重要的指導(dǎo)意義.例如, 利用光學(xué)觀(guān)測(cè)研究閃電M 分量的放電過(guò)程時(shí), 所選觀(guān)測(cè)儀器設(shè)備的感光范圍是非常重要的考慮因素.

圖1 回?fù)艉蚆 分量的原始發(fā)光通道Fig.1.Original channels of lightning return stroke and M-components.

圖2 回?fù)鬜 和M1, M2, M3 的原始光譜Fig.2.Original spectrum of R, M1, M2 and M3.

圖3 回?fù)鬜 和M1, M2, M3 對(duì)應(yīng)通道某一高度處的譜線(xiàn)圖Fig.3.Spectrum of R, M1, M2 and M3 at a given height of the channels.

由于閃電放電通道由兩部分組成[17?20], 中間是直徑為厘米量級(jí)的電流核心通道, 周?chē)侵睆綖槊琢考?jí)的電暈層通道.具有較高激發(fā)能的NII輻射主要來(lái)自中間的電流核心通道, 具有較低激發(fā)能的NI 和OI 輻射主要來(lái)自周?chē)碾姇瀸油ǖ繹12,18?25].因此, 結(jié)合等離子體理論, 利用NII 線(xiàn)計(jì)算可得到反映閃電內(nèi)部電流核心通道的物理特性參數(shù), 利用NI 或OI 線(xiàn)計(jì)算可得到反映周?chē)姇瀸油ǖ赖奈锢硖匦詤?shù).本文根據(jù)NII 463.0,500.5, 568.0 和594.2 nm 譜線(xiàn)的強(qiáng)度和躍遷參數(shù),利用(1)式計(jì)算得到了M 分量和回?fù)魞煞N放電過(guò)程電流核心通道的溫度; 根據(jù)OI 715.7, 777.4,794.7 和844.6 nm 譜線(xiàn)的強(qiáng)度和相應(yīng)的躍遷參數(shù),利用(1)式計(jì)算得到了M 分量和回?fù)舴烹娺^(guò)程周?chē)姇瀸油ǖ赖臏囟?另外, 根據(jù)譜線(xiàn)輪廓選取了NII 444.7 nm 和OI 777.4 nm 兩條譜線(xiàn), 由它們的加寬利用(2)式分別計(jì)算得到了兩種放電過(guò)程內(nèi)部核心通道和周?chē)姇瀸油ǖ赖碾娮用芏?這里計(jì)算用到的譜線(xiàn)OI 777.4 nm 是實(shí)現(xiàn)星載閃電探測(cè)和定位系統(tǒng)的首選譜線(xiàn)[26].

在同一放電通道的不同位置, 其各物理參數(shù)會(huì)有所不同.為分析M 分量放電通道的溫度和電子密度隨通道高度的變化規(guī)律, 在R, M1, M2, M3的通道底端到頂端均勻選取了30 個(gè)位置, 部分位置標(biāo)記在圖2(a)中.

圖4 給出了R 與M1, M2, M3 核心通道溫度Tcore沿通道高度的變化.可以發(fā)現(xiàn): 回?fù)鬜 內(nèi)部核心通道的溫度隨通道高度的增加呈增加的趨勢(shì), M1,M2, M3 內(nèi)部核心通道的溫度隨通道高度的增加明顯呈減小的趨勢(shì).對(duì)于一般下行負(fù)地閃, 其回?fù)舴烹姾诵耐ǖ乐杏蒒II 線(xiàn)計(jì)算得到的溫度隨通道高度的增加呈減小的趨勢(shì)[27].由于下行負(fù)地閃回?fù)舴烹姇r(shí), 縱向電流在核心通道內(nèi)由通道底端向上傳輸, 加上電流的積累效應(yīng), 所以核心通道底端的溫度大于頂端的溫度.本工作中由NII 離子線(xiàn)計(jì)算的回?fù)鬜 核心通道的溫度隨通道高度的增加而增加,與一般的負(fù)地閃回?fù)艉诵耐ǖ罍囟鹊淖兓?guī)律相反.這可能與回?fù)鬜 前先導(dǎo)的傳輸特性相關(guān).由圖1 明顯看出, 相比在–2.618 ms 時(shí)的先導(dǎo)圖片,在–2.464 ms 時(shí), 先導(dǎo)只在通道上部進(jìn)行了傳輸,未向下傳輸, 這意味著此時(shí)先導(dǎo)只加熱了通道上部.這可能是導(dǎo)致后續(xù)回?fù)鬜 核心通道溫度在頂端較高的一個(gè)重要原因.此外, 3 個(gè)M 分量核心通道的溫度隨通道高度的增加而減小, 與一般通常的負(fù)地閃回?fù)艉诵耐ǖ罍囟鹊淖兓?guī)律相同.并且這3 個(gè)M 分量核心通道內(nèi)溫度沿通道的變化與Wang 等[16]報(bào)道的此3 個(gè)M 分量的離子線(xiàn)總強(qiáng)度沿通道的變化規(guī)律一致.

圖4 R, M1, M2, M3 核心通道的溫度沿通道的變化Fig.4.Variations of the temperatures along the core channel for R, M1, M2 and M3.

圖5 給出了R, M1, M2, M3 核心通道內(nèi)電子密度ne,core隨通道高度的變化.可以看出: 回?fù)鬜 與M1, M2, M3 核心通道的電子密度均沿通道基本保持不變.這與一般沒(méi)有伴隨連續(xù)電流過(guò)程下行負(fù)地閃的研究結(jié)果有所不同.對(duì)于一般沒(méi)有伴隨連續(xù)電流過(guò)程的下行負(fù)地閃回?fù)? 核心通道的電子密度隨通道高度的增加而減小[28].此閃電回?fù)鬜 后伴隨有長(zhǎng)連續(xù)電流過(guò)程, 并且M 分量是沿著回?fù)粢研纬傻耐ǖ纻鬏? 所以M1, M2, M3 和回?fù)鬜 的電子密度沿通道的傳輸特性基本相似.另外, 回?fù)鬜 核心通道內(nèi)的電子密度沿通道保持不變, 可能也與回?fù)羟跋葘?dǎo)的傳輸特性相關(guān).

圖4 中R, M1, M2, M3 核心通道溫度的平均值分別 為36040, 43940, 42560 和43350 K.圖5中R, M1, M2, M3 核心通道電子密度的平均值分別為3.51 × 1018, 6.56 × 1018, 5.52 × 1018和5.49 ×1018cm–3.Orville[21]報(bào)道閃電回?fù)敉ǖ赖姆逯禍囟茸罡呖蛇_(dá)到36000 K, 電子密度約為1018cm–3的數(shù)量級(jí), 與圖4 和圖5 中利用NII 離子線(xiàn)計(jì)算得到的回?fù)鬜 核心通道的溫度和電子密度結(jié)果比較接近.M1, M2, M3 核心通道的溫度和電子密度的平均值均高于相應(yīng)回?fù)鬜 核心通道的溫度和電子密度的平均值.這是因?yàn)闇囟扰c電流的時(shí)間積分有關(guān), 即溫度不僅與電流大小有關(guān), 還與電流作用時(shí)間有關(guān).在回?fù)鬜 過(guò)后的連續(xù)電流階段, 由于電流的持續(xù)加熱作用, M 分量過(guò)程的溫度整體比回?fù)魰r(shí)刻的溫度高.并且由于通道持續(xù)向地面轉(zhuǎn)移電荷, M 分量放電通道的電子密度也會(huì)較高.

圖6 給出了R, M1, M2, M3 外圍電暈層通道溫度Tcorona沿通道的變化.可以看出: 回?fù)鬜 和M1,M2, M3 外圍電暈層通道的溫度都隨通道高度的增加而增大.依據(jù)閃電電暈層通道的動(dòng)力學(xué)原理[18?20],電暈層通道是由沉積在核心通道中的電荷產(chǎn)生超過(guò)擊穿電場(chǎng)閾值的徑向電場(chǎng), 使得電荷沿徑向運(yùn)動(dòng), 向外擴(kuò)展形成的.由于此閃電存在長(zhǎng)連續(xù)電流,云中儲(chǔ)存有大量電荷, 這些云中儲(chǔ)存的電荷不斷從核心通道向下運(yùn)動(dòng), 并向外移動(dòng)形成電暈層通道,同時(shí)形成電暈電流, 加上電流的累積效應(yīng), 導(dǎo)致R,M1, M2, M3 電暈層通道的溫度在頂端較大.這與圖6 所得的結(jié)果一致.另外, 這3 個(gè)M 分量外圍電暈層通道溫度沿通道的變化與它們光譜總強(qiáng)度沿通道的變化規(guī)律一致[16].

圖5 R, M1, M2, M3 核心電流通道的電子密度隨通道的變化Fig.5.Variations of the electron densities along the core channel for R, M1, M2 and M3.

圖6 R, M1, M2, M3 電暈層通道的溫度隨通道高度的變化Fig.6.Variations of the temperatures along the outer corona channel for R, M1, M2 and M3.

圖7 R, M1, M2, M3 電暈層通道的電子密度隨通道高度的變化Fig.7.Variations of the electron densities along the outer corona channel for R, M1, M2 and M3.

圖7 給出了R, M1, M2, M3 外圍電暈層通道的電子密度ne,corona沿通道的變化.可以看出: 回?fù)鬜 和M3 電暈層通道的電子密度隨通道高度的增加沒(méi)有明顯變化.M1 和M2 電暈層通道的電子密度隨通道高度的增加而增大.這與它們電暈通道內(nèi)電流的大小相關(guān).由圖1 和圖2 也可以看出, M1和M2 通道頂端的發(fā)光明顯強(qiáng)于回?fù)鬜 和M3 通道頂端的發(fā)光.

圖6 中R, M1, M2, M3 外圍電暈層通道溫度的平均值分別為19410, 20050, 18380 和17210 K.圖7 中R, M1, M2, M3 外圍電暈層通道電子密度的平均值分別為4.14 × 1017, 4.97 × 1017, 4.71 ×1017和3.94×1017cm–3.明顯低于圖4 與圖5 中相應(yīng)核心通道的溫度和電子密度.R, M1, M2, M3 外圍電暈層通道的溫度比各自?xún)?nèi)部核心通道的溫度分別低16630, 23890, 24180 和26140 K.電子密度在外圍電暈層通道比在核心通道低了一個(gè)數(shù)量級(jí).

Orville 和Henderson[29]依據(jù)中性原子線(xiàn)OI 777.4/794.7 nm 和OI 844.7/794.7 nm, 利用二譜線(xiàn)法計(jì)算得到溫度約13000—17000 K.Weidman等[30]根據(jù)NI 868.0/1011.3 nm 推算得到人工觸發(fā)閃電的通道溫度為16000 K 左右.以上與圖6 中利用OI 的多譜線(xiàn)法得到的R, M1, M2, M3 電暈層通道溫度的平均值17210—20050 K 比較接近.由于早期的報(bào)道結(jié)果都是利用二譜線(xiàn)法, 比較而言, 利用多譜線(xiàn)法的計(jì)算結(jié)果應(yīng)當(dāng)更加可靠[31].

Mu 等[14]研究了沒(méi)有伴隨連續(xù)電流和M 分量過(guò)程的一般負(fù)地閃回?fù)? 發(fā)現(xiàn)其周?chē)姇瀸油ǖ赖臏囟缺葍?nèi)部核心通道的溫度低4000—5000 K.而此閃電回?fù)鬜, 由于其先導(dǎo)的特殊性, 導(dǎo)致核心通道內(nèi)的溫度較高, 比周?chē)姇瀸油ǖ赖臏囟雀?6630 K.由于電流的持續(xù)作用, M1, M2, M3 的核心通道溫度與周?chē)姇瀸油ǖ罍囟鹊牟钪迪啾然負(fù)舾? 分別為23890, 24180 和26140 K.核心通道的能量沿徑向的傳輸是外圍通道發(fā)光的主要原因, 所以通道溫度沿徑向應(yīng)逐漸降低.早期關(guān)于閃電光譜的工作由于無(wú)法同時(shí)記錄到可見(jiàn)和紅外波段的光譜, 關(guān)于通道溫度沿徑向分布的報(bào)道非常少, 這方面還需要進(jìn)一步深入的探究.

4 結(jié) 論

依據(jù)無(wú)狹縫光柵攝譜儀記錄的一次閃電首次回?fù)艉? 個(gè)M 分量的光譜資料, 計(jì)算的M 分量核心通道的溫度平均值為42560—43940 K, 電子密度平均值為5.49—6.56 × 1018cm–3.電暈層通道的溫度平均值為17210—20050 K, 電子密度平均值為3.94—4.97 × 1017cm–3.計(jì)算的相應(yīng)回?fù)艉诵耐ǖ赖臏囟绕骄禐?6040 K, 電子密度平均值為3.51 × 1018cm–3.電暈層通道的溫度平均值為19410 K, 電子密度平均值為4.14 × 1017cm–3.回?fù)艉诵耐ǖ赖臏囟群碗娮用芏鹊陀贛 分量核心通道的溫度和電子密度.并且回?fù)鬜 核心通道的溫度隨通道高度的增加而增大, 而3 個(gè)M 分量核心通道的溫度隨通道高度的增加而減小.回?fù)鬜 和3 個(gè)M 分量核心通道的電子密度沿通道均基本保持不變.在外圍電暈層通道, 回?fù)鬜 和3 個(gè)M 分量的溫度都隨通道高度的增加而增大.而電子密度, M1 和M2 隨通道高度的增加而增大, 回?fù)鬜 和M3 隨通道高度的增加沒(méi)有明顯的變化.