关于天电介绍

[拼音]：tiandian

[外文]：atmospherics

大气中放电过程引起的脉冲电磁辐射。这方面研究得最详细的过程是闪电，除此之外，还有雪暴放电、尘暴放电和电晕放电等。有时还把某些人工放电过程也包括在内，其中最强的是核爆炸引起的大气放电。天电的特性由瞬变电磁场的波形或振幅谱来表征，这由放电源的特性和不同频段电磁波在大气中的传播特性两个因子所决定。

一次闪电过程在近程(几十公里)范围内引起的天电波形，在不同频段有典型的形状（图1）， 主要特点为:在极低频段有一系列的阶跃，分别对应于回击和K过程（闪电先导行进过程中遇到异性电荷集中区时产生的反冲电流过程，类似于回击，但强度大约弱一个量级）。阶跃之间的缓变部分，对应于闪电通道中回击后恢复性的连续电流，它持续几十毫秒，电流强度为几百安（图1a）。在甚低频和低频段，表现为先导对应的密集脉冲以及与回击和K过程对应的强分裂脉冲（图1b）。在中频、高频、甚高频和超高频段，表现为密集脉冲串，只在回击和K过程之后略有间隙（图1c）。

闪电电磁场的平均振幅谱(图2)，其峰值出现于5千赫左右，频率较此高的频段，谱振幅大致和频率成反比。任何个别闪电的振幅谱和上述平均谱有很大差别。根据闪电各阶段的电流波形和通道结构，可以计算出瞬变电磁场在各阶段的特点。甚低频和低频成分主要由回击和K 过程产生；低频以上各成分由先导过程所产生；但高频以上的成分如何产生，其细节尚不清楚；极低频成分则主要由连续电流过程所产生。

来源相同的天电信号其不同频段随距离传播时，强度、波形和频谱的变化各异。对低频以下频段来说，地面和电离层起着波导作用，所以天电信号在长距离传播中保留着甚低频和极低频两种分量，两者之间还产生时差；远距离天电信号中的高频成分，主要通过电离层对电波的一次或多次反射进行传播；天电中甚高频以上的成分，主要为视线传播，因此，只有近距离天电才含有甚高频以上的频谱成分。

闪电以外的其他天电源，如雪暴、尘暴和电晕放电等，强度一般很弱，频谱也相当窄，一般处于低频至高频范围，只对无线电通信等造成局地干扰。

（1）天电是无线电通信的主要噪声背景，必须研究其时空分布的统计特性以减少通信中噪音的影响；

（2）利用天电特性确定闪电和雷暴的位置（见雷电定位）；

（3）利用天电所包含的发射源信息，研究闪电的物理过程和相应的雷雨云物理过程。

参考书目

1. R.H.戈尔德编，周诗健等译：《雷电》，上卷，电力工业出版社，北京，1982。(R.H.Gold，ed.，Lightning，Vol.1，Academic)