第八章
一、填空題
1.閃電引起的地面垂直大氣電場變化的靜電場分量，正比于閃電電矩，反比于閃電距離的立方。
2.閃電引起的地面三個分隨閃電距離的變化而異。當離閃電距離較近時，靜電場分量是主要的;當高閃電距離較遠時，感應分量和輻射分量的作用相對加強;當離閃電距離更遠時，輻射分量起主要作用。
3.對于云中電荷分布為云上部正電荷、云下部負電荷的情況下，云閃閃電電矩隨時間的變化M_c(t)表示為M_c(t)=-2Q_c(t)H。
4.閃電所引起的地面磁場強度的變化，稱為地面大氣磁場變化。
5.通常，梯式先導或先導的某范圍可以近似看作荷負電荷的先導自對稱球形負荷電體向下運動。
6.觀測表明在離梯式先導近處，電場的改變是負值，而在離先導較遠處，電場的改變是正值。
7.對于地閃引起地面垂直大氣靜電場的變化，離地閃的水平距離為D，荷電中心高度為H。對于 H/D=1.27，模式先導接觸地面時，H_B=0，電場的改變為0;對于H/D較大時，電場的改變為負;而對于H/D較小時，電場的改變為正。
8.如果把地球看成是一個理想的導體，則地球上空的電磁場的確定可以采用電偶極子虛擬電荷的方法。
9.閃電過程中的主要物理和化學過程都是在閃電通道內進行的。
10.電場的 E_z分量為由于電流隨時間變化引起的感應分量和由電荷產生的靜電分量兩部分組威。
11.在回擊通道內電場的輻射分量 Er是很弱的，但是在通道的外部是很強的。
12.玻印亭矢量是描述電磁場能量輸送的一個量。
13.由箭式先導沿通道向下的能量密度用于誘發回擊。
14.在回擊波峰的前方或后方的玻印亭矢量為零，這就意味著在回擊波峰的長距離沒有能量輸送。
15.在運動著的箭式通道波峰后，閃電通道荷具有線性分布負電荷密度。
16.對于溫度達10000K，空氣的電導率與空氣的密度和自由電子的密度接近無關。
17.由于加熱傳導和通道空氣與周圍空氣相混合，實際的箭式先導前閃電通道半徑較壓強平衡理論求得的大。
18.由第一聲雷到達的時間確定閃電距離的方法稱為雷距離法。
19.Lin模式中可以將電暈電流想象為沿通道分布的若干電流源。
20.在回擊波頂部的向上傳播的爆發性脈沖電流具有回擊波的速度。
21閃電產生的天電的主要能量集中于頻率范圍為 5～10kHz的波段，
22.以頻率低于30MHz的天電較強，為無線電波的主要干擾源。
23.如果在離閃電距離為處接收的天電為，閃電信號 在傳播過程中受大氣的作用發生畸變為，則費率為 的天電頻譜分量寫為。
24.300kHz~30MHz的天電的傳播取決于電離層的反射。
25.<300kHz的天電信號在地和較低部位的電離層之間所構成的準波導通道中傳播。
26.對于遠場情況下的電場變化，頻率1~1000Hz時，信號取決于方程的第一項，以靜電場為主。而當頻率為1~100kHz的頻段中，以電、磁遠場分量為主。
27.云閃閃電的噪聲結構與地閃不同之處是沒有回擊脈沖，這時在甚低頻至低頻頻段中，信號主要由 K流光引起的。
28.如果窄帶天電接收機中心調諧頻率為，帶寬為 B，則進入接收機的天電成為以 的振蕩波形。
29.閃電的輻射場分量的閃電距離下限，與天電頻率間的關系為。
30.隨放電電流由大變小而最后其磁場壓力無法束縛住等離子柱體時，閃電通道即迅速向外擴展，若其擴展速度超過聲速時，則可產生一個沖擊波，它在大氣中傳播同時減弱為退化為一個聲波，形成雷聲。
 
二、單選題
1.閃電引起的地面垂直大氣電場變化的感應分量正比于對閃電電矩的（C），反比于閃電距離平方。
A.平方
B.立方
C.一次微商
D.二次微商
2.閃電所引起的地面垂直大氣電場變化的輻射分量，正比于閃電電矩對時間的（D），反比于閃電距離的一次方。
A.平方
B.立方
C.一次微商
D.二次微商
3.地閃閃電電矩隨時間的變化 M_g(t)表示為(B)
A.Mg(t)=2Qg(t)H2
B.Mg(t)=2Qg(t)H
C.Mg(t)=4Qg(t)H2
D.Mg(t)=4Qg(t)H
4.若將雷暴云中的電荷分布看成一總的電偶極矩，即把每單個電荷或電荷群與其鏡像造成的偶極矩加起來得到一總的電偶極矩:(A)
A.
B.
C.
D.
5.與箭式先導相反的是通道荷電區域位于回擊波峰的(D)
A.周圍
B.底部
C.側面
D.頭部
6.箭式先導前的通道溫度范圍為(B)。
A.1000K～3000K
B.3000K～6000K
C.6000K～9000K
D.2000K～5000K
7.在Bruce 和Golde模式中，假定在回擊波頂端高度以下電流是(C)。
A.線性增加
B.線性減少
C.均勻
D.指數增加
8.由Lin模式對 101個隨后回擊例子的峰值電流、均勻電流、脈沖電流的電荷輸送、電暈電流輸送的電荷等電流特性進行估算：隨后閃擊電流的平均值為(D)
A.3.2kA
B.3kA
C.2.5kA
D.2.3kA
9.Lin模式中，進入通道的電暈電流的大小隨高度(D)。
A.線性上升
B.線性下降
C.指數上升
D.指數下降
10.就閃電信號而言，每次閃電的分立脈沖數隨頻率升高而增多，在（C）附近脈沖數最多然后又減小。
A.30kHz
B.300kHz
C.30MHz
D.300MHz
11.>30Hz的天電信號穿透電離層以（C）方式傳播。
A.準波導
B.波導
C.準視線
D.視線
12.對于遠場情況下的電場變化，當頻率為1~100kHz的頻段中，強分立脈沖是回擊產生的，幅度小一個數量級的孤立信號是(D)產生的。
A.回擊
B.閃擊
C.J過程式
D.K過程式
13.頻率為1～100MHz 時，大多數信號由(B)組成。
A.強分立脈沖
B.脈沖序列
C.孤立信號
D.輻射脈沖
14.對于頻率為100kHz左右的天電，在這一頻率處，地閃產生的大氣電場變化峰值(B)云閃產生的大氣電場變化。
A.等于
B.略大于
C.略小于
D.遠小于
15.地閃產生的天電主要集中于(A)波段。
A.甚低頻
B.低頻
C.中頻
D.高頻
16.閃電的主通道是一個溫度高達(C)的高溫等離子區，
A.102～103K
B.103～104K
C.104～105K
D.105～106K
17.有關對閃電沖擊波形成的直接觀測較為困難，大多采用與地閃相近似的(B)研究閃電沖擊波的形成。
A.人工觸發雷
B.長火花放電
C.短火花放電
D.短間隙放電
18.雷是伴隨閃電的聲音，廣義地講，雷與雷暴周圍大氣的所有流體力學性質有關。雷的一個重要特點是(B)。
A.它伴有難以聽到頻率的超聲
B.它伴有難以聽到頻率的次聲
C.它的聲音很響
D.它持續時間很長
19.用看到閃電與聽到第一次雷聲之間的時間間隔可以估計(D)
A.閃電功率
B.閃擊位置
C.閃擊頻率
D.閃擊距離
20.（B)能減小雷的可聞度。
A.大氣層流
B.大氣湍流
C.大氣溫度
D.大氣濕度
21.每次地閃一般有(B)霹靂聲，
A.1或2次
B.2或3次
C.3或4次
D.4或5次
22.Bruce和 Golde（1941）提出了地閃回擊電流的(C)。
A.冪指數表達式
B.單指數表達式
C.雙指數表達式
D.線性表達式
23.從閃電通道的光學訊號和雷到達的時間間隔可以為離通道最近點的距離除以聲速確定，這時間大約是(A)。
A.3s/km
B.3.5s/km
C.4.5s/km
D.5s/km
24.當地閃和雷雨云發生時，大氣中的(A)明顯增加。
A.NOx
B.COx
C.Nx
D.Ox
25.利用閃電的(A)可進行閃電的光譜觀測，從而獲得閃電的結構。
A.可見光輻射
B.不可見光輻射
C.電磁輻射
D.熱輻射
26.中性氮原子閃電電光譜在可見光和近紅外，光輻射產生于能級為(C)的高能級和基態之間能級躍遷。
A.8～10eV
B.10～12eV
C.11～13eV
D.13～15eV
27.無縫閃電光譜儀主要用于觀測(B)的閃電光譜。
A.云閃
B.地閃
C.中性氮原子
D.電離
28.中性氮原子閃電電光譜在可見光和近紅外，較強的譜線有(D)等。
A.3437NⅠ(13)
B.3330NI(1)
C.3727NⅠ(3)
D.8629NI(8)
29.閃電光譜中羅馬字Ⅱ表示(A)。
A.單電離原子
B.未電離原子
C.雙電離原子
D.多電離原子
30.Schmidt采用的第二個觀測雷的裝置是由垂直短煙道中燃燒的松脂燈的煙羽所構成，煙道與收集聲音的留聲機喇叭相連接。熏煙能夠在移動的紙帶上沉降留下痕跡，因而能給出壓強變化的持續記錄，該裝置能記下(B)范圍內的變化。
A.0～100Hz
B.15～200Hz
C.25～150Hz
D.35～100Hz
 
三、多選題
1.描述閃電通道特性的參數有：(ABCD)
A.通道的半徑
B.速度
C.電流
D.電荷
2.因此箭式先導波峰需求的能量來自(AD)
A.靜電能
B.靜磁能
C.電流
D.加熱的通道
3.由于回擊貯存在閃電通道內的能量是如此迅速，以致在通道徑向擴展發生加熱、分解和電離，因此貯存的能量分為(BCD)
A.通道擴散熱能
B.分子離解的能量
C.通道初始熱能
D.原子電離的能量
4.閃電電流模式有哪幾種：(ABD)
A.Bruce和Golde模式
B.線傳輸模式
C.雙指數模式
D.Lin模式
5.由Lin模式對 101個隨后回擊例子的峰值電流、均勻電流、脈沖電流的電荷輸送、電暈電流輸送的電荷等電流特性進行估算的回擊峰值電流可能為多少(AB)
A.23kA
B.25kA
C.10kA
D.35kA
6.Lin模式中電暈電流分量是事先貯存于先導通道內的電荷徑向(AC)移動引起的。
A.向內
B.向外
C.向下
D.向上
7.對于無線電接收來說，其噪聲來源可以分為(ABCD)。
A.天電噪聲
B.銀河噪聲
C.人為噪聲
D.宇宙噪聲
8.閃電產生的天電的主要能量的頻率可能為(AB)。
A.5kHz
B.8kHz
C.5MHz
D.8MHz
9.天電的頻譜特性決定于閃電的(BC)。
A.形狀
B.類型
C.結構
D.次數
10.天電的頻譜分布可采用(ABCD)等參數表達。
A.平均輻射功率
B.平均輻射能量
C.天電的峰值幅度
D.天電的峰值輻射功率
11.一般地說，頻率范圍為1～10kHz 的天電，主要是(BCD)產生的大氣電場變化。
A.地閃J過程
B.地閃回擊
C.地閃K 過程
D.云閃K過程
12.雷可分為(AB）。
A.可聞雷
B.次聲
C.高地雷
D.超聲
13.雷的主要特征取決于(AC)。
A.雷的形成過程
B.雷的形成高度
C.雷的傳播過程
D.雷的傳播距離
14.對于雷的研究可以得出以下結果(ABC)。
A.云地閃通常產生最響的雷
B.在超過28.8km左右的距離外偶爾才能聽到雷
C.緊接著強烈雷鳴之后，常有傾盆大雨
D.當隆隆聲持續時，雷的聲音變得很明亮
15.通過(CD)測站可以同時確定雷的距離，就可確定聲源的位置。
A.一個
B.兩個
C.三個
D.五個
16.雷作為--種聲波，它在大氣中的傳播速度取決于(BD)。
A.濕度
B.風速
C.高度
D.溫度
17.由閃電產生的 NOx是隨(CD)而變化。
A.風速
B.經度
C.高度
D.緯度
18.雷電過程產生強大的閃電電流，可以形成（AC）。光譜范圍從紫外到紅外，利用閃電的可見光輻射可進行閃電的光譜觀測，從而獲得閃電的結構。
A.光輻射
B.熱輻射
C.電磁輻射
D.聲輻射
19.在閃電光譜中，最重要的譜線為 (ABCD)等原子光譜線。
A.NⅠ
B.NⅡ
C.OⅠ
D.OⅡ
20.單電離氮原子主要輻射(BC)。
A.紅外光
B.紫外光
C.可見光
D.近紅外
21.中性氧原子主要輻射(AC)。
A.紅外光
B.紫外光
C.可見光
D.近紅外
22.窄縫光譜儀由(ABC)等組成。
A.衍射光柵
B.準直鏡
C.入口窄縫
D.散光鏡
23.下列關于利用窄縫光譜儀獲取的閃電光譜說法正確的是(ABCD)
A.利用窄縫光譜儀獲取的閃電光譜是雷暴期各類閃電的平均結果
B.在累積曝光期間各個閃電之間的物理差異都被掩蓋
C.不能研究一次閃電的光譜特征
D.無法區別任何關于閃電之間或閃電發光性質之間的物理差異
24.下列關于無縫閃電光譜計的主要特征描述正確的有(ABC)
A.有效狹縫的寬度就是發光光源的寬度，從而能對近處閃電及遠處閃電確定光譜計的分辨率
B.可以研究閃電通道的特性隨高度的變化
C.對閃電的記錄成像，一次曝光就夠了
D.可以研究閃電通道的特性隨寬度的變化
25.光電探測器是利用(ACD)觀測閃電的一種儀器。
A.衛星
B.飛船
C.飛機
D.地面
26.單電離氧原子主要輻射紫外光和可見光，較強的譜線有(BCD)等譜線。
A.7774OⅡ(1)
B.3749OⅡ(3)
C.3727OⅡ(3)
D.4075OⅡ(10)
27.到20世紀的60年代，Bhartendu（1964、1968、1969）采用的壓強感應裝置是∶(ABD)
A.放置于亥姆霍茲共鳴箱連管中的熱線傳聲器
B.用作傳聲器的直徑約 30cm 的揚聲器，并與圓柱準直管的一端相連接
C.采用三個一般的 Globe傳聲器構成列陣
D.寬帶晶體傳聲器。
28.雷是閃電沖擊波衰減為聲波的結果，觀測表明聽到雷聲的距離可以達到(AC)。
A.20km
B.40km
C.25km
D.15km
29.由Lin模式對 101個隨后回擊例子的峰值電流、均勻電流、脈沖電流的電荷輸送、電暈電流輸送的電荷等電流特性進行估算的隨后閃擊瞬時脈沖電流輸送的電荷量可能為:(AB)
A.0.093C
B.0.1C
C.0.15C
D.0.03C
30.由于閃電在箭式通道時間不發光，因此閃電通道的溫度難以測量，回擊間隔時間可能為為(ABCD)
A.50ms
B.80ms
C.100ms
D.30ms
 
四、簡答題
1.簡述Borovsky（1995）假定
Borovsky（1995）假定∶（1）閃電通道是直的;（2）閃電通道是柱體;（3）閃電通道是均勻的的電磁場。
同時還假定閃電產生的電磁波是;（1）電磁波的傳播是一調諧函數
（2）通道內沒有預先的光子加熱;（3）通道內由波的加熱忽略，提出了估算通道的半徑、速度、溫度、電流、電荷的理論。

 
8.試述閃電電流的Lin模式的電流分量
Lin模式有三種電流分量：
（1）在回擊波頂部的向上傳播的爆發性脈沖電流∶具有回擊波的速度，但速度不能模式確定，假定為一常數10⁸m/s。
（2）均勻電流∶為確定均勻電流，當為靜電場時閃電直線步躍區，為決定電流 ，當電場是靜電場，在近閃電發生區測量電場變化，則由下式就可計算出，即

式中D是閃電與觀測站之間的距離，H是隨后閃擊通道的高度。
 
（3）電暈電流:它是事先貯存于先導通道內的電荷徑向向內和向下移動引起的。可以將電暈電流想象為沿通道分布的若干電流源。每當回擊峰值脈沖電流達到源高度時，每個源轉向。在每個高度上，進入通道的電暈電流是相等的，但其大小隨高度指數下降。假定電暈電流以光速進入通道和地面。
 
9.簡述什么是天電及其來源
所謂天電是閃電或其它放電所產生的瞬變電磁場，天電也表示任何大于本地背景噪聲的外來瞬變電磁場信號。這種瞬變電磁場信號可以由閃電產生，也可由諸如雪暴、塵暴和電暈放電等引起。瞬變電磁場也可由汽車，電機和核爆炸等人為造成。因此對于無線電接收來說，其噪聲來源可以分為天電噪聲、人為噪聲和宇宙（銀河）噪聲。閃電產生的天電的主要能量集中于頻率范圍為 5～10kHz的甚低頻波段，而天電的整個頻率范圍可以從極低頻到超高頻波段，幾乎覆蓋了整個無線電波段。其中尤以頻率低于30MHz的天電較強，為無線電波的主要干擾源。
 
10.雷電引起的噪聲通常頻率分為幾個頻段，各個頻段的天電特性如何？
分為三段天電特性

	閃電源信號	傳播
<300kHz（低頻）	孤立的瞬變信號，其數量隨頻率的升高而增多	在地和較低部位的電離層之間所構成的準波導通道中傳播
300kHz~30MHz （中頻及高頻）	存在大量脈沖	取決于電離層的反射高頻
>30MHz （甚高頻及以上頻率）	開始時出現大量脈沖，然后隨著頻率升高而急劇減少	信號穿透電離層以準視線方式傳播