雷电先导下行过程近地电场时空分布与模拟方法研究

在雷电下行先导趋近地面目标物过程中,地面目标物产生的正极性上行先导是影响雷击点和确定目标物引雷范围的主要因素。采用模拟试验是研究上行先导特性及检验各种防雷措施有效性的主要方法,而地面目标物附近电场时空分布的等效性是模拟试验的前提和基础。通过计算定量分析了雷电先导下行过程近地电场时空分布的典型特征,研究并提出了近地电场时空分布等效模拟方法和一种实现电场时变特征模拟的高电压发生方法,在此基础上开发出模拟试验电压源原型样机,样机试验结果验证了该方法的有效性和可行性。该研究对上行先导特性和检验防雷措施有效性的试验方法研究具有指导意义和实践价值。

近地雷暴电场与羊八井地面宇宙线关联的模拟研究

雷暴期间地面宇宙线强度变化的研究对理解大气电场加速宇宙线次级带电粒子的物理机理具有重要意义.分析西藏羊八井ARGO实验中2012年大气电场的数据后发现,近地雷暴电场的强度可达1000 V/cm甚至更高.用Monte Carlo方法模拟研究了近地雷暴电场与羊八井地面宇宙线强度的关联.当雷暴电场强度(取1500 V/cm)大于逃逸电场时,宇宙线次级粒子中正、负电子的数目呈指数增长,在大气深度约520 g/cm2处达到极大值,与Gurevich等提出的相对论电子逃逸雪崩机理和Dwyer理论相符.当雷暴电场强度小于逃逸电场时,在所有负电场范围和大于600 V/cm的正电场范围,总电子数目随电场强度的增大而增加;当正电场小于400 V/cm时,总电子数目均出现一定幅度的下降;在电场为400—600 V/cm范围内,总电子数目的变化与原初粒子的能量有关,原初能量小于80 GeV时,其次级粒子中总电子数目增加,原初能量在80—120 GeV范围内时,总电子数目变化不明显,原初能量大于120 GeV时,总电子数目出现下降,下降幅度约4%.模拟结果可对羊八井ARGO实验的观测结果给予合理的解释.