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基于光谱估算球状闪电的功率密度

光谱,球状闪电,功率密度

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.28 雷暴气象和雷电物理

球状闪电是一种极其罕见和鲜为人知的放电活动，因其长时间的发光和水平运动等特殊性质而备受关注。根据首次科学记录的自然球状闪电光谱，结合等离子体理论，基于球状闪电的温度，结合黑体辐射理论，计算了球状闪电的功率密度及其演化特性。氧原子计算的功率密度最高，其平均值为37.40×10⁷ W/m²，由硅、铁原子线计算的功率密度的平均值分别是3.04×10⁷ W/m² 和2.56×10⁷ W/m²，且在球状闪电稳定期基本保持不变。温度和功率密度随时间呈现周期性脉冲变化特征。这表明球状闪电可能存在一个能量核，其中具有较高激发能的谱线应比核周围辐射的谱线更强，辐射功率密度在能量核心区呈现周期性脉冲特征显著，在能量较低的亮区保持基本稳定。同时球状闪电向附近的高压线方向移动。从能量分布和移动方向推断，该球闪的存在和高频间歇放电密切相关，此高频间歇放电是由产生球闪的云地闪电通道底部剩余电荷和地面附近的感应电荷的放电形成。而球闪发出的强光主要是由于剩余电荷放电点燃了云地闪电击中地面后弥漫在空气中的土壤成分，同时，雷暴期间的强大气电场及其分布应为该球闪的放电和移动方向的提供了外部能量。