探究雷电的光效应

雷电过程产生强大的闪电电流，在峰值温度高达上万摄氏度的闪电通道中，各种气体原子和分子等粒子激发到高能级。当这些高能级的气体分子和原子跃迁到低能级时，便形成光辐射，这种光辐射通常短暂而强烈。光谱范围从紫外到红外，利用闪电的可见光辐射可进行闪电的光谱观测，从而获得闪电的结构。常用的闪电光谱测量仪器有窄缝光谱计、无缝闪电光谱计和光电探测器的光谱仪等。

雷电信息瞬息万变，这给对它的测量和研究带来了很大的困难。雷电发生、发展的随机性和瞬时性导致了利用其他测量方法难以实现对通道等离子体诊断。因此，在闪电的物理研究中，光谱作为反映闪电放电通道内部等离子体行为的唯一形式，一直是人们关心的课题。利用光谱观测能在一定的距离内获取闪电通道内部的物理信息，通过对闪电光谱的分析，可以直接获得通道温度和电子密度等反映等离子体基本特性的参数。由回击通道的温度和电子密度，又可以推算出通道的电导率、压强、相对质量密度、电离百分率、各种离子浓度等闪电通道物理参量，对闪电过程物理机制的研究有重要的意义。等离子体的辐射特性直接反映了闪电形成和发展的物理过程，也与通道中各种化学反应密切相关。(https://www.xing528.com)

闪电产生大量在近红外区域的光辐射，并且有很强的光谱线，而在近红外区域连续辐射比较弱，分子散射也比可见光范围的弱，所以红外光谱是研究闪电通道光谱的最好选择，而红外光谱波段的OI777.4mm和NI868.3nm也成为星载雷电光学探测的首选谱线。目前，许多学者计算的闪电通道温度是使用回击前期产生的等离子体的特征光谱获得的，关于闪电通道红外波段的光谱观测很少。而闪电通道近红外光谱大部分是通道演化后期的中性原子辐射产生的，它们与通道中的各种化学反应密切相关。因此，定量分析近红外光谱也可以提供闪电的低温低电流过程和长过程如连续电流阶段的内部信息，对闪电过程物理机制的研究有重要的意义。