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雷擊放電及雷電流波形，出現(xiàn)雷暴雨的前提條件是在高空中要有足夠的、高濕度的熱空氣流動。這種流動可以以不同的方式進行。對于熱氣流形成的雷暴雨，地面經(jīng)太陽暴曬后溫度上升，靠近地面空氣層升溫并上升。對于鋒面雷暴雨，作為部分侵入的寒流前沿的冷空氣層將移至熱空氣層的下方，并強迫這部分空氣層上升。對于由于山岳形態(tài)而形成的雷暴雨，地面附近的熱空氣層通過逐漸上升的地勢而向上攀升。通過其它的物理效應，對空氣的垂直提升作用還會進一步加強。它形成了一個上升氣流管道，其速度高達100公里/小時，產(chǎn)生強大的向上翻卷的積雨云，其典型參數(shù)為:高度:5-12公里、直徑:5-10公里。通過靜電電荷分離過程例如:摩擦和濺射，小水滴和冰粒將積聚在云層里。

積雨云的上部將堆積帶正電荷的顆粒，而下部將堆積帶負電荷的顆粒。另外在云層底端還存在一個小的正電荷中心。這zui初是由于電暈放電而形成的，從積雨云下部的向地面物體(如:植物)濺射，通過風力還會向更高處流動。

如果在一個雷暴云單體里，由于空間電荷密度的隨機存在，當大地的電場強度達到幾百千伏/米，就會產(chǎn)生先導放電，即引發(fā)了一個雷電放電過程。云對云的放電導致在正、負云層電荷中心之間形成電荷平衡，而不會直接擊中地面上的任何物體。但由于它輻射雷擊電磁脈沖，對電氣和電子系統(tǒng)形成危害，卻要予以考慮。

對地放電致使在云層電荷和地面感應的電荷之間形成電荷平衡。其中要區(qū)分兩種對地放電類型:

→ 下行放電(云對地放電)

→上行放電(地對云放電)

圖2.1.1下行閃電

圖2.1.2帶負電荷的下行先導放電機理      圖2.1.3 帶正電荷的下行先導的放電機理

當下行放電時，雷電將通過下行先導從云到地引導放電。它們多出現(xiàn)在平原地帶，及較低建筑物附近。云對地放電可通過對地方向伸展的分枝來辨認(圖2.1.1)。經(jīng)常出現(xiàn)的是帶負電荷的下行放電，這時積雨云帶負電荷，從云端向地面逐漸移動，形成一個電荷通道(先行放電)(圖2.1.2)。這些先導以300公里/小時的速度，每步幾十米地集聚增長。兩步之間的時間間隔大約為幾十微秒。一旦先導接近地面(幾百米至幾十米)，地面物體(如:樹木、建筑物頂端)上靠近先導部分的電場強度升高。一旦場強達到一定程度，空氣絕緣被擊穿，則從該點起上行先導開始反相增長，直至與下行先導相遇，主放電過程開始。

正電荷的下行放電是由積雨云下端的正電荷區(qū)域產(chǎn)生的。(圖2.1.3)極化電荷比例大約是90%的負閃對10%的正閃，這個比例與地理位置有關。

在極高、暴露的物體上(如:無線電桅桿、通信塔、教堂)或者在山頂上，可能產(chǎn)生上行放電(地對云放電)。這可從向上方向伸展的分枝來辨認它們(圖2.1.4)。當上行放電時，引起先導放電所必需的強大的電場強度不是來自于云層，而是來自于暴露物體上的電場畸變，以及與此相聯(lián)的強電場強度。從這些地點，先導及其放電通道向云層移動。上行放電既有負極極化(圖2.1.5)、也有正極極化(圖2.1.6)。因為在上行放電時，先行從地面上暴露的物體向云端成長，當雷電發(fā)生時，高處的物體有可能多次被雷電擊中物體被雷電擊中時受到的壓力，在下行放電(云對地放電)時比上行放電(地對云放電)時更為嚴重。因而在確定雷電保護措施時，應將下行放電的參數(shù)作為基準值來考量。

圖2.1.4 上行放電

圖2.1.5 帶負電的上行先導的放電機理     圖2.1.6 帶正電荷的上行先導的放電機理

根據(jù)雷電的類型，閃電由一次或多次雷擊組成。它分為小于2毫秒的沖擊電流(短時間雷擊)和大于2毫秒的持續(xù)電流(長時間雷擊)。其它的識別特征有:極性(正極性或負極性)，和在雷電放電中的時間次序(首次雷擊、后續(xù)雷擊或者重復雷擊)。

圖2.1.7展示了下行放電中可能的雷擊組合，圖2.1.8為上行放電的情況。

由沖擊電流和持續(xù)電流組成的雷電流為負載獨立電流，這意味著被擊中的物體不能對雷電流實施反作用。從圖2.1.7和圖2.1.8所示的雷電流曲線可推斷出四個對于雷電防護技術有重要意義的參數(shù):

= 雷電流I的峰值

圖2.1.7 下行閃電可能組成部分

圖2.1.8 上行閃電可能的組成部分

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