小议云闪放电通道部分特性参数

概要： 等离子体的输运特性参数的计算不仅与等离子体的温度、粒子数密度等参量有关，也强烈地依赖于粒子间的碰撞积分。在计算粒子间的碰撞积分时，碰撞粒子间相互作用势的选取非常重要，考虑到等离子体中其它粒子对碰撞粒子的屏蔽作用，选取荷电粒子间的相互作用势为屏蔽库仑相互作用势。另外，云对地闪电放电等离子体粒子浓度的研究工作已经表明:通道中三次以上电离离子的相对浓度很低，它们对通道特性参数的贡献很小。 4 计算结果及分析 利用无狭缝光栅摄谱仪在我国西藏地区获得的云闪放电通道光谱，本工作选取了三张分辨比较清晰的原始光谱，以闪电发生时间(北京时间)命名，分别标记为21:11:50(Aug.13.2003，Naqu Tibet)、21:23:44 (Aug.13.2003， Naqu Tibet)、21:14:49(Aug.13.2003， Naqu Tibet)。根据通道形状和光谱的分辨质量，在每一个放电通道上选取几个分辨比较清晰、有代表性的位置，分别做出用谱线相对强度表示的光谱图。 。在每一个通道选取了分辨比较清晰的不同位置，利用NI 和NII 的多条谱线，根据Saha 分布，由(1)

　　等离子体的输运特性参数的计算不仅与等离子体的温度、粒子数密度等参量有关，也强烈地依赖于粒子间的碰撞积分。在计算粒子间的碰撞积分时，碰撞粒子间相互作用势的选取非常重要，考虑到等离子体中其它粒子对碰撞粒子的屏蔽作用，选取荷电粒子间的相互作用势为屏蔽库仑相互作用势。另外，云对地闪电放电等离子体粒子浓度的研究工作已经表明:通道中三次以上电离离子的相对浓度很低，它们对通道特性参数的贡献很小。

　　4 计算结果及分析

　　利用无狭缝光栅摄谱仪在我国西藏地区获得的云闪放电通道光谱，本工作选取了三张分辨比较清晰的原始光谱，以闪电发生时间(北京时间)命名，分别标记为21:11:50(Aug.13.2003，Naqu Tibet)、21:23:44 (Aug.13.2003， Naqu Tibet)、21:14:49(Aug.13.2003， Naqu Tibet)。根据通道形状和光谱的分辨质量，在每一个放电通道上选取几个分辨比较清晰、有代表性的位置，分别做出用谱线相对强度表示的光谱图。

　　。在每一个通道选取了分辨比较清晰的不同位置，利用NI 和NII 的多条谱线，根据Saha 分布，由(1)式计算了通道的电子密度，在表1 第二列给出；将空气等离子体的输运理论应用于云闪闪电放电通道，计算了放电通道的电导率、热导率和热扩散系数。

　　据可以看出，三次云闪放电的电子密度Ne=1.950×1018cm-3~2.480×1018cm-3，电导率σ=2.393×104S m-1~2.533 ×104S m-1，电子的热导率λe=8.619W m-1 K-1~9.319W m-1 K-1，电子的热扩散系数DeT=1.990×10-7kg m-1 s-1~2.115×10-7kg m-1 s-1。结合地闪的相关工作得知，闪电放电的电子密度约为1018cm-3 的量级，电导率应在1.0×104S m-1~3.0×104S m-1 范围内，容易看出，本文得到的云闪放电的电子密度和电导率的数据是合理的。因为本工作中研究电导率、电子的热导率和热扩散系数的方法相同，所以得到的数据有相同的合理性。因此，我们就可以推断得到的云闪放电通道的热导率和热扩散系数的数据是可靠的。另外，云闪21:23:44 的各参数都大于云闪21:11:50 和21:14:49 中各参数的值，主要原因是：结合原通道来看，云闪21:11:50 和21:14:49 的主通道只有一个，比较直且分叉比较少，而云闪21:23:44是一个双通道的闪击，由于两个通道彼此的影响和二级谱的干扰，并且分叉比较多。

　　最后，以云闪21:11:50 为例，研究了通道不同位置处各参数与温度的关系。

　　电子密度、电导率、电子的热导率、电子的热扩散系数与温度在通道不同位置的变化关系，结合闪电放电原始通道，从曲线图可以看出：首先，沿着通道的发展方向，各特性参数(温度、电子密度、电导率、电子的热导率和热扩散系数)表现出没有明显规律的变化，但总体上均有稍微减小的趋势。原因主要为：云闪放电通道在空间发展方向上具有很大的随机性，并且分支比较多；放电通道从云底开始沿着空间发展，使得传输的电流和能量逐渐减小，通道逐渐降温，通道中的部分粒子复合使得离子数密度减小，同时电导率、电子的热导率和热扩散系数也随之减小。其次，在曲线图中，各参数在每一个拐弯附近呈现出这样的特点，即拐弯之前上升，经过拐弯之后又随之下降；在分叉处

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