1、雷電原理Lightning Phycics一、課程基本情況課程類別：專業基礎課程課程學分： 2 學分課程總學時：32 學時（講課：30學時，考試：2學時）課程性質：必修開課學期：第5學期先修課程：電磁場理論、電路分析、雷暴電學、大氣物理學適用專業：安全工程（雷電防護科學與技術）教材：雷電物理學，科學出版社，郄秀書、張其林等，2013開課單位：大氣物理學院雷電科學與技術系二、課程性質、教學目標和任務教學性質：雷電原理是專業基礎課，偏重于理論，重在闡述雷電的發生發展過程，以及大氣擊穿放電的基本理論和基本概念，能夠對目前觀測到的閃電現象進行理論解釋，并建立相應的唯象理論模型。從閃電放電的物理本質來看

2、，雷電原理最核心的基礎理論是氣體放電理論，這就要求在本課程的講解過程中，需要重視氣體放電理論知識的全面闡述，使學生不僅懂得雷電現象學，也深入了解其復雜現象背后的物理機制。因此，重視理論是雷電原理課程的主要特點。教學目標：雷電原理是專業基礎課，是本專業學生從事雷電安全防護相關技術工作的基本素養，本課程的教學目標是全面深入了解雷電發生發展的物理過程，并能靈活運用所學的專業知識對常見的雷電災害事故進行合理的解釋和鑒定。教學任務：雷電原理是一本專業性比較強的課程，是專門闡述強對流天氣過程中的大氣電學現象，適用于大氣類專業的本科生和研究生以及相關技術人員學習。本課程的教學任務主要包括：雷電現象學、雷電放

3、電基礎理論與模型、雷電電磁輻射與傳播、中高層瞬態放電、雷電高能輻射等。通關本課程的學習，使學生深入了解閃電發生發展的物理過程及其物理機制，并能很好地為雷電防護技術提供理論指導。三、教學內容和要求1雷電研究史上的里程碑（ 2 學時）理解富蘭克林風箏實驗與避雷針的實驗背景和理論依據理解雷電光譜和基于BOY相機的條紋照相的基本原理了解雷暴云內電荷結構與SIMPSON 電場探空的物理意義和主要結論深入理解并熟悉雷電電流測量與BERGER回擊峰值電流分布了解全球大氣電路概念與CARNEGIE曲線的物理含義重點：雷電研究史上的里程碑 難點：電場探空儀的探測原理與資料應用2氣體放電理論與晴天大氣電場概述（

4、2 學時）1）全面理解并熟悉氣體放電理論基礎知識2）全面理解并熟悉空氣擊穿的電暈和流光的始發條件和機理3）了解地球大氣分層和大氣離子4）了解全球大氣電場與電平衡重點：熟悉氣體放電的基本理論難點：空氣擊穿的電暈和流光的始發條件和機理3.下行負先導放電過程（10學時）1）深入理解閃電初始擊穿過程的放電現象與物理機制2）深入理解電暈-流光-梯級先導的形成機制3）理解梯級先導的靜電學模式4）理解多接地先導的形成機制5）深入理解連接過程的主要特征參量與形成機理6）深入理解回擊過程的主要特征參量與形成機理7）理解回擊電流波形特征的特征參量8）理解回擊電流模型與回擊電磁場計算的基本方法9）深入理解閃擊間過程

5、（連續電流、M分量和K變化）重點：地閃放電的基本物理過程與現象，以及相應的物理機制難點：雙向先導發展機制；電暈-流光-梯級先導的形成機制4.正地閃、云閃和其他類型閃電（8學時）1）深入理解正地閃的形成機理及其主要特征參量2）全面了解正先導和負先導發生發展的差異性3）全面理解上行閃電的形成機理和主要特征參量4）深入理解雙極性閃電的形成機理和主要特征參量5）深入理解云閃的初始擊穿過程及其發展機制6）深入理解袖珍閃電的物理機制與特征參量的反演算法7）簡單了解球狀閃電的可能形成機制和一般特征重點：正地閃和云閃的物理過程和放電參量 難點：正/負先導的形成機理和差異5、人工引發雷電及應用（4學時）1）全面

6、了解人工引發雷電的國內外研究進展2）重點理解傳統人工引發雷電的物理過程3）熟悉空中人工引發雷電的物理過程4）重點了解人工引發雷電的近距離電磁輻射特征5）了解人工引發雷電的應用于與發展前景重點：人工引發雷電原理與應用難點：人工引發雷電上行先導的始發機制6、中高層大氣瞬態發光事件（4學時） 1）全面了解中高層瞬態發光事件的研究進展 2）重點理解elves和sprite的發生機理和特征參量 3）重點理解地球-電離層非線性耦合效應模式及其模擬結果分析 重點：中高層瞬態放電現象的始發機理和現象 難點：地球-電離層非線性耦合效應模式7、雷電高能輻射（2學時）1）全面了解雷電高能輻射的國內外研究進展 2）深入理解雷電高能輻射的產生機制重點：雷電高能輻射的國內外研究進展與應用難點：雷電高能輻射的產生機制四、課程考核（1）作業等：作業：16次，課程論文：1篇；（2）考核方式：閉卷考試（3）總評成績計算方式：平時成績30%+期末