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    电场与电荷关系

    发表时间:2014-03-20

       雷暴电场是由电荷分离于水和冰颗粒在上升气流中的活性风暴产生的。由此产生的费用结构是位置和时间依赖性的上升气流和下沉气流重新安排费用,充电过程中产生进一步的电荷分离,闪电放电中和风暴的部分。不幸的是,很少有人知道这个之外粗糙的画面。因此,电场的附加测量将是非常有用的。此页面首先介绍了风暴的电气结构,一种有趣的和尚未不可测量的电场与大型闪电放电有关,并制定在斯坦福来衡量这些领域的技术。

       通常情况下,这些过程导致电荷结构类似于图1所示:正电荷以上负电荷的大型区域的一个大区域,有可能伴随着风暴的基地附近正电荷的下部区域。在周围的云,宇宙射线电离的结果在空气中的低,但显著电导率的空气。内部的云,电导率是由于附着的游离电子和正离子水和冰的颗粒要低得多。认为雷雨云的含有电荷绝缘体的区域,而且嵌在相对良好的导体的区域。电荷会流入周围的云中和云电场的空气,因为有在导体没有电场。所造成的雷暴电场屏蔽周围的空气筛查费用。这些电场通过放置电场探头在风暴本身测量。这通常是通过发射气球进入风暴,船上的传感器完成的。这个过程是困难的,并提供非常有限的带宽的信息。所得到的数据是有用的,但很难解释作为气球仅提供测量在一个不断变化的电气环境中上升气流和雷电重新排列电荷云中的一个单一的移动点。外面的云,电场在感兴趣的时间尺度强烈依赖。像暴风雨的充电过程缓慢通过导电气氛被完全屏蔽。屏蔽过程需要时间,但是,在暴风雨费用因雷击如此突然的变化仍然会在大气层中看到的。

       这些字段可以通过假设雷雨费用由筛查费用完全屏蔽被理解。由于雷电的突然变化,通过收费叠加,只是由于在闪电的变化,电荷密度。准静态电场( QES )字段所导致的衰减相差作为电荷重新排列在导电性气氛中,但这种需要大约0.01秒至1秒,这取决于周围空气,高度的函数的导电率。只是一个大的雷电放电后产生的典型电场作为。已经观察到了一段时间,例如电场的影响了。精灵是从电离层通过QES电场驱动的向下延伸巨头放电。这些电场的清除测量将使我们来测试我们的QES领域的发展和衰退的了解,使我们能够确定的大型雷击放电的行为,电场遥感甚低频小组在斯坦福大学正在开发一种新的光学遥感技术测量上面和周围雷云这些QES电场。光学遥感提供了气球??发射电场米几个优势。首先,遥感可以从风暴的距离来完成,并不需要靠近最激烈的天气尴尬的气球发射。二,现场被测量那里的区域可以简单地通过瞄准探测器移动;多个探测器可同时监控多个感兴趣区域进行油田开发的高帧速率的电影。第三,光学系统的时间分辨率可以比的电场米的时间分辨率较高。不幸的是,光学遥感,需要一个清晰的视线从已知源到探测器,它需要一个相对孤立的风暴和限制几何体中良好的测量是可能的。尽管有这些困难,成功的测量将被证明是非常有用的。

      我们正在开发的遥感技术是基于克尔效应。克尔效应是电场引起的变化的折射光(双折射)的不同偏振的相对指数。克尔效应通常用于``克尔细胞,''它使用一个电场通过在硝基苯的克尔效应来调制光的光束。在周围雷雨空气中,克尔效应将理解是相当小的,因此面临的挑战是测量光的已知来源的偏振状态的微小变化。光的来源必须是非常稳定的已知的偏振态和。湛蓝的天空原来是这个测量几乎是完美的,因为它是自然的直线,由于瑞利散射(负责蓝色同一物理)的物理极化。的蓝色光从天空线性偏振度是最高的在方向90度从太阳和可以高于90%,这取决于大气条件。上线性偏振的这种源的克尔效应是示意性地示于图3 。净结果是椭圆偏振的外观,表示电场的存在。这个椭圆偏振测量然后可以被用来确定该电场的幅度。




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