论闪电先导的双向传输

利用成象率为每秒 10 0 0幅的高速数字化摄象系统、时间分辨率为 0 1μs的闪道电流和地面电场变化同步测量 ,对空中和地面人工触发闪电初始先导的特点进行了研究 .结果表明 :由于空气间隙的断流作用 ,空中触发闪电产生先导的双向传输 ,而地面触发闪电没有观测到双向先导现象 .一次正环境电场下空中触发闪电下行正先导的始发先于上行负先导 843μs .下行先导不论其极性如何 ,接地时都会产生沿通道不均匀的亮度 (电流 )分布 .     

一次人工触发闪电的宽带干涉仪观测

利用宽带干涉仪系统对一次人工触发闪电放电过程的观测结果,从电场变化、辐射源定位和辐射频谱3个方面对正先导发展过程进行了分析。结果表明：虽然正先导发展过程中辐射很弱,但在近距离处仍然可被探测到。而负极性击穿过程则有相对较强的辐射。正先导发展过程中通道分叉很少,初始发展速度约为10^m/s的量级。经25MHz高虎波器后的能量谱分布表明,正先导过程辐射峰值频率约25－30MHz,而负极性击穿过程能量峰值频率约为60－70MHz。     

闪电的奇趣

闪电是一个大家族,兄弟姊妹颇多,最常见的是线状闪电,危害最大的是落地雷。闪电是一个大家族,兄弟姊妹颇多。最常见的是线状闪电,它像一棵多枝权的树木倒挂在空中,呈白色、粉红色或浅蓝色,非常明亮。线状闪电一般先由一个很暗的先导闪击开始,沿一条路径一步一步地向地面延伸,这叫逐级向下先导闪电。也有一些先导闪电在向下延伸的过程中,急匆匆一路向下,不作停顿,这叫直窜先导闪电。     

全球闪电活动对气温变化的响应

在一个更暖的地球上雷电活动是增多还是减少? 这是一个备受人们关注、但还不十分清楚的问题. Reeve和Toumi指出: 全球陆地和北半球陆地闪电活动对1000 hPa湿球温度增加有灵敏的正响应(简称Reeve99). 是不是这种响应仅仅限于陆地或者仅仅对于湿球温度呢? 全球(包括陆地和海洋)闪电活动对全球地面气温变化的响应情况如何? 基于5年或8年星载OTD/LIS闪电观测资料和NCEP再分析资料, 对全球和区域闪电活动对温度改变的响应进行了再分析, 结果表明: 在年际时间尺度上, 全球总闪率对全球地面气温的变化是正响应的, 灵敏度为17±7% K^-1; 全球陆地和北半球陆地季平均的闪电频次对地面气温和湿球温度增加也有灵敏的正响应, 灵敏度约为13±5% K^-1, 响应灵敏度比Reeve99的估计值40% K^-1要低; 但在南半球、热带等其他区域, 季平均的闪电频次与地面温度年际变化之间无明显 相关.     

1989年伊东地震震群前的电磁波辐射

在城市噪声强烈的高度工业化地区,采用常规方法测量地震的电磁波辐射是无效的.所以有人提出了利用深测井中的钢管作为电极的方法.这种方法特别适合于测量地下电场的垂直分量,它可以削弱由闪电或其它天电效应造成的信号.这些信号在电离层和地面之间以'波导'方式传播,这意味着它们在地下造成的电场主要是水平的.1989年3月底在筑波(东京东     

直波导耦合输出AlGaInAs多量子阱环形激光器研究

采用InP基InAlGaAs多量子阱激光器外延材料结构, 利用感应耦合等离子体(ICP)干法刻蚀技术和聚酰亚胺介质平坦化工艺, 研制了多量子阱半导体环形激光器样品. 该器件通过加正偏压的环形结构谐振腔实现光激射, 然后借助紧邻的直线波导耦合将光信号输出. 环形谐振腔直径为700 μm, 波导宽度为3 μm. 用光纤对准直线波导端口耦合测试了环形激光器的光功率-电流特性曲线和激射光谱, 其阈值电流为120 mA, 在注入电流160 mA时从直波导耦合输出得到激射光谱的中心波长为1602 nm, 并结合光功率-电流特性曲线对环形激光器中的工作模式进行了初步分析.     

驾驭雷电新技术

<正>全球平均每分钟遭受约2000次雷暴雷电是蕴含能量最大的自然事件之一。地球上每年大约会产生14亿次闪电。一道闪电的长度最短为100米,最长可达数千米。闪电的温度从1.7万摄氏度至2.8万摄氏度不等,约为太阳表面温度的3至5倍。闪电以其明亮的闪光点亮天空,呈“之”字形划过天空,而不是以直线形式在雷、雨、云和地面之间放电。当空中的冷暖气流相遇时,暖空气将会上升。在上升的过程中,暖空气中的水滴和冷空气中的冰晶彼此碰撞再分开,这种摩擦使云层中产生净电荷。上升的气流将较轻且带有正电荷的冰晶继续抬升到云层的上部,     

磁暴环电流形成过程

利用三维试验粒子轨道计算法, 以强的行星际磁场南向分量驱动的对流电场作为磁暴的主要起因, 研究了大磁暴期间环电流离子的注入过程和对称环电流的形成机制. 本文主要关心大磁暴环电流中的氧离子成分. 计算结果揭示了磁暴环电流形成过程中部分注入粒子轨道具有混沌特征. 特别是证明了粒子由磁尾向内磁层的注入过程中产生的屏蔽电场可使开放轨道转变成闭合轨道, 因而是闭合环电流形成的重要机制. 进一步证明了注入粒子可以得到有效的加速, 加速时间约为1~3小时.     

只需一点热核燃料,Z机为未来提供聚变能

<正>美国新墨西哥州的桑迪亚国家实验室的等离子体物理学家,每次给核聚变反应堆点火时,都会有一大块金属装置在烟雾中化为乌有。Z机里成排的电容器里充满着相当于1 000个闪电的电能,只要一按开关,2 000万安培的电流就会涌向一个只有橡皮擦大小的装满燃料的圆筒,这股电流产生难     

难以解开的盲人复明之谜

<正>如果说盲人能复明,你一定很难相信,即使在医学相当发达的今天,盲人复明也是天方夜谭,然而一些偶尔突发的事件却使你无法想象。闪电复明在印度一个偏僻的乡村,一位叫巫宾的老人双目失明,20世纪80年代初的一天晚上,风雨交加,他坐在家里和家人闲谈。突然空中划过一道闪电,随即一声响雷,他顿时感到脑子里如同被一个东     

“假飞碟”——球状闪电

笔者曾通过新闻媒介得知许多有关"飞碟"的传闻。根据报道中的"飞碟"外观和行动特点,可以断定相当次数的"飞碟"传闻,实际上源于一些特殊的球状闪电。球状闪电通常为红色或橙黄色的发光体。球状闪电在空中刚     

用激光束控制闪电

它虽然不是真正的宙斯(希腊神话里的太阳神),但也绝对不是一个纯粹的神话。激光已首次被用作操控和启动闪电的开关栓。利用一种强劲的激光束为闪电在空中开辟一条低阻抗的通道———即闪电的快捷通路———的想法,在1990年获得了立项研     

用雷电造福人类

闪电是一种自然现象,它蕴含着非常可观的天然电能源.闪电的长度从数百米到数千米不等.普通闪电产生的电能约为10 亿W,超级闪电产生的电能则至少有1 000亿W,甚至可能达到105亿W,相当于一座核电站.     

跳伞经过雷云还能活下来吗?

<正>拉开伞索之前雨中跳伞会让你很痛苦。因为你正在高速坠落,所以雨会以最快时速200千米的速度击打你的脸。在雷云中你被闪电击中的可能性比在地面大,原因是你湿透的身体比你周围空气的导电性强。附近的闪电会跳向你,     

超级单体雷暴中闪电VHF辐射源的时空分布特征

利用闪电VHF辐射源高时空分辨率的三维观测资料, 对3个超级单体雷暴的闪电VHF辐射源的时空分布特征进行了分析, 结果表明对流风暴中的闪电洞(即闪电空白区)或闪电环(即环状闪电空白区)与强上升气流密切相关, 闪电洞的直径可达5~6 km, 持续时间长短不等. 在产生龙卷风的灾害性风暴中, 闪电洞的持续时间有时长达20多分钟, 且闪电洞出现在龙卷风发生之前. 在龙卷风发生期间, 闪电洞最为明显, 并在闪电洞上方15~16 km高度有独立于其他闪电的辐射发生. 在闪电洞周围, 闪电通道呈顺时针方向的旋转状, 且没有明显的双层结构, 闪电洞对应于雷暴中的强上升气流区, 闪电辐射源时空分布特征在一定程度上反映了雷暴的对流结构. 同时, 在这些雷暴中主要以大量正极性地闪为主, 正地闪的发生频数最大可达6次/min, 正地闪峰值有时出现在龙卷风发生之前, 有时在之后.     

高功率、长寿命GaAs光电导开关

通过改进GaAs光导开关衬底材料研制工艺、机械结构设计、欧姆电极研制工艺、绝缘封装工艺和脉冲电源馈电方式,研制了3mm异面电极的GaAs光导开关.在56.12μJ光能激励、1kHz重频、15kV偏压、50?负载实验条件下,测得光导开关使用寿命超过3.6×106次,输出电脉冲峰值功率2MW、脉冲宽度2ns、触发抖动方均根值为65ps;最高工作电场达到100kV/cm,对应峰值功率达到10MW;实验还给出了光导开关电压转换效率、触发抖动随偏压升高的测试结果;考虑GaAs对1064nm光吸收系数随电场的变化,定量分析了光导开关电压转换效率随偏压变化的实验现象.     

中国预警机——“空警-2000”

正2009年国庆节,我国自主研制的预警机——"空警-2000"飞越天安门广场上空,初展雄姿。2013年年初,有"中国预警机之父"之称的王小漠院士被授予"2012年度国家最高科学技术奖"之后,人们才知道中国预警机水平已站在世界前列。威力强大的战场多面手预警机是一种装有远程搜索雷达,可监视、跟踪、预警空中、地面及海上目标的飞机,它具有视野辽阔、灵活多变、持续时间长、飞行距离远的优势。在现代战争中,预警机用于指挥控制对空中目标的警戒和空中作战。预警机可以与电子战飞机协同实施电子侦测、干扰,还可以作为空中战术通信中继平台进行联合战术信息分发等。早期的预警机因电磁波反射地面产生杂波干扰,     

全球变暖,闪电更频繁

<正>你是否想过全球变暖的种种后果?冰山融化、海平面升高、部分物种消失……现在又多了一大影响:闪电频率明显增加。美国科学家对近十年的全球气温和闪电频率的关系进行了测算,结果发现,全球气温每上升1℃,闪电频率就会增加12%。我们绝不能仅仅将闪电视为大自然中的一种普通现象,它不仅会引发野火,还会引发大气中的化学反应,产生一种氮氧化合物的温室气体,从而进一步改变大气成分。     

无碰撞磁重联中的电子动力学

磁重联提供了一种快速地将磁场能量转化为等离子体动能和热能的物理机制, 它和空间 物理中的许多爆发现象密切相关. 另外, 空间环境中的等离子体基本上是没有碰撞的, 人们更加 关心的是无碰撞的磁重联过程. 本文从以下几个方面论述了电子动力学行为在无碰撞磁重联中 的作用. 在离子惯性长度尺度范围内, 离子和电子的运动是分离的, 由此产生的Hall 效应决定了 此区域中的重联电场. 另外, 电子的运动决定了重联平面内电流体系, 同时形成了沿分界线的电 子密度降低区域, 这种重联平面内的电流体系决定了垂直重联平面的第三方向磁场分量的结构; 在电子惯性长度尺度范围内, 电子压强分布的各向异性决定了在此区域内的重联电场的大小; 高 能量电子的产生是磁重联的一个重要特征, 重联电场在电子加速的过程中起着决定性的作用, 但 不同的磁场位形及其时空演化会影响电子加速的过程, 并决定电子的最终能量; 讨论了X 点附近 的次级磁岛不稳定性形成小磁岛的模拟结果和观测证据, 及其对电子加速的可能影响; 对电子动 力学行为在实验室等离子体磁重联中的进展也做了介绍. 最后, 指出了一些尚未解决的问题.     

环境友好条件下甲烷等离子体转化生成液态产物、氢和氨的研究

介绍了在环境友好的常温、常压无催化剂条件下, 利用大气压强电场电离气体放电, 将CH₄和N₂转化一步生成液体燃料、H₂和NH₃的研究. 甲烷转化生成液态产物的质量转化率达26.3%, 能量效率达22.9 g/kWh. 液态产物中含有烯烃、炔烃、吡咯、吡嗪等多种化合物, 是重要的香料、医药、染料等有机合成中间体. 甲烷转化生成H2的浓度为9.1%(V/V), 产率、能量产率分别为1879.8 μmol/min和186.5 μmol/kJ, 生成NH3的浓度达8000 ppm (1 ppm=1×10^-6). 整个反应过程符合绿色化学的原则.