《雷电物理学》对近十多年来雷电物理学研究的主要成果进行了系统总结，同时，对早期在雷电研究史上有重要影响的科学事件和探测技术进行了回顾。主要内容包括雷暴云电荷结构和起电机制，负地闪放电物理过程，正地闪、云闪和其他类型闪电，人工引发雷电、雷电探测和定位技术，雷电的天气气候学特征，雷暴云上方的中高层大气瞬态发光事件，以及雷暴或雷电诱发的高能辐射现象等。
《雷电物理学》是雷电研究人员或研究生的重要参考书，也可作为雷电科学、大气科学、绝缘与高电压等专业的本科生教材，同时也是从事雷电防护工程技术人员的重要参考书。
更多科学出版社服务，请扫码获取。
目录
序
前言
第1章 雷电研究史上的里程碑 1
1.1 富兰克林风筝实验与避雷针 1
1.2 雷电光谱和基于Boys相机的条纹照相 3
1.3 雷暴云内电荷结构与Simpson电场探空 4
1.4 雷电电流测量与Berger回击峰值电流分布 5
1.5 全球大气电路概念与Carnegie曲线 7
第2章 雷暴云电荷结构和起电机制 9
2.1 晴天大气电学概述 9
2.1.1 地球大气分层和大气离子 9
2.1.2 全球大气电路与电平衡 11
2.2 雷暴云的形成和地面电场 14
2.2.1 雷暴云的形成和分类 14
2.2.2 雷暴云产生的地面电场及时间演化 16
2.3 雷暴云电场探空和云内电荷结构 18
2.3.1 雷暴云电场探空技术 18
2.3.2 单体雷暴的电荷结构 21
2.3.3 中尺度对流系统的电荷结构 21
2.3.4 日本冬季雷暴的电荷结构 24
2.3.5 中国内陆高原地区雷暴的电荷结构 26
2.4 雷暴云内的主要起电机制 28
2.4.1 非感应起电机制 29
2.4.2 感应起电机制 33
2.4.3 离子扩散起电机制 35
2.4.4 离子电导起电机制 35
2.4.5 次生冰晶起电机制 36
2.5 雷暴云电荷结构的数值模拟 36
2.5.1 电荷连续性方程与电场求解 37
2.5.2 闪电放电过程的参数化 38
2.5.3 基于云分辨模式的雷暴云电荷结构和放电通道模拟 40
2.5.4 基于中尺度气象模式的雷暴云电荷结构模拟 42
第3章 下行负地闪放电过程 45
3.1 下行负地闪物理过程概述 46
3.2 预击穿过程 46
3.3 下行负先导过程 49
3.3.1 光学发展特征和先导特征参数 49
3.3.2 负先导产生的地面电场变化 51
3.3.3 先导发展机制讨论 53
3.3.4 负先导过程的静电学模式 55
3.3.5 具有多接地点的负先导 57
3.4 连接过程 59
3.5 回击过程 61
3.5.1 回击电流波形 61
3.5.2 回击产生的地面电场变化 67
3.5.3 回击辐射场的频谱特征 70
3.5.4 回击电流模型 71
3.5.5 回击电磁场计算 76
3.6 闪击间的过程 81
3.6.1 连续电流 82
3.6.2 M 分量 84
3.6.3 K变化 85
第4章 正地闪、云闪和其他类型闪电 88
4.1 正地闪 88
4.1.1 正地闪初始击穿 88
4.1.2 下行正先导 90
4.1.3 正地闪回击电流和电场变化 92
4.1.4 正地闪连续电流和M 分量 96
4.2 上行闪电 98
4.3 双极性地闪 102
4.4 云闪 105
4.5 袖珍云闪 109
4.6 球状闪电 112
4.6.1 球状闪电的一般理论 113
4.6.2 实验室人造球状闪电 114
4.6.3 利用人工引发雷电技术制造球状闪电 119
第5章 人工引发雷电及应用 122
5.1 火箭导线人工引雷技术的原理 122
5.2 国内外人工引雷实验概况 124
5.3 传统人工引雷的物理过程 126
5.3.1 初始连续电流过程 126
5.3.2 上行正先导 128
5.3.3 下行箭式负先导 131
5.3.4 人工引发雷电的连接过程 132
5.3.5 回击电流波形及M 分量 135
5.3.6 人工引发雷电与自然雷电回击电流的对比 147
5.4 空中人工引发雷电放电过程 147
5.5 人工引发雷电的近距离电磁场 152
5.5.1 距雷电通道0.1～5m范围的极近距离电场 152
5.5.2 距雷电通道10～30m的电磁场 153
5.5.3 距雷电通道60～550m的电磁场 155
5.5.4 人工引发雷电的远距离回击电磁辐射 156
5.6 人工引发雷电技术的应用 158
第6章 雷电探测和定位技术 162
6.1 传统的雷电探测技术 162
6.1.1 大气平均电场仪 163
6.1.2 快、慢天线雷电电场变化仪 164
6.1.3 雷电磁场探测仪与磁定向法 165
6.2 雷电VHF/UHF辐射源定位技术 167
6.2.1 长基线时间差法雷电VHF辐射源三维定位技术 168
6.2.2 短基线时间差法雷电VHF辐射源定位技术 174
6.2.3 雷电VHF窄带干涉仪定位技术 176
6.2.4 雷电VHF/UHF宽带干涉仪定位技术 179
6.2.5 VHF辐射源定位系统的优势及不同系统之间的比较 180
6.3 地基VLF/LF雷电定位系统 182
6.3.1 VLF/LF频段的雷电定位系统 182
6.3.2 VLF频段的雷电定位系统 184
6.3.3 舒曼共振雷电探测系统 185
6.4 星载雷电探测系统 185
6.4.1 雷电光学探测器LIS/OTD 185
6.4.2 FORTE卫星的射频和光学雷电同步探测系统 187
第7章 雷电的天气气候学特征 188
7.1 雷暴尺度的雷电特征 188
7.1.1 冰雹云 188
7.1.2 飑线 192
7.1.3 热带气旋 196
7.1.4 正极性地闪与灾害性天气 201
7.1.5 雷电与雷暴动力、微物理和降水的关系 204
7.2 全球雷电活动和地域差别 209
7.2.1 全球雷电活动的时空分布和区域特征 209
7.2.2 中国及周边地区雷电活动的时空分布 212
7.3 雷电活动与气候变化 215
7.3.1 雷电活动对地面温度的响应 215
7.3.2 雷电与对流层上部的水汽 217
7.3.3 雷电产生的氮氧化物（LNOx） 218
7.3.4 气溶胶对雷电活动的影响 219
第8章 雷暴云上方的大气瞬态发光事件 222
8.1 瞬态发光事件的形态特征及其与雷电的联系 222
8.1.1 红色精灵 223
8.1.2 蓝色喷流 227
8.1.3 巨大喷流 228
8.2 中高层大气瞬态发光事件的物理机制 232
8.3 中高层大气瞬态发光事件的可能影响 233
第9章 与雷暴或雷电有关的高能辐射 235
9.1 与雷暴有关的高能辐射现象 235
9.2 雷电放电过程产生的高能辐射 237
9.3 地球γ射线闪 240
9.4 雷电高能辐射的产生机制 243
9.4.1 相对论电子逃逸击穿机制 243
9.4.2 逃逸击穿的正反馈机制 245
9.4.3 强场逃逸击穿机制 247
9.4.4 其他机制 247
参考文献 249
第1章 雷电研究史上的里程碑
雷电（也称为“闪电”）是雷暴天气中发生的一种长距离瞬时放电现象。自然界中1/3左右的雷电会击中地球，被称为地闪。地闪放电过程产生的大峰值电流、高峰值功率、炙热高温、强电磁辐射和冲击波等物理效应，会对地面建筑物、森林、电力和电子设备、航空、航天、通信等产生破坏作用，甚至威胁人的生命。历史上很早就有高建筑物遭雷击的记录，如威尼斯大约100m 高的圣马可钟楼（CampanilediSanMarco）曾多次遭雷击损坏。1752年本杰明?富兰克林（BenjaminFranklin，1706—1790）发明避雷针，1766年圣马可钟楼安装了这种避雷针，此后，再没有被雷击损坏的记录（Rakovand Uman，2003）。
雷电放电因电离空气和伴随的光化学作用而成为自然界中氮氧化物（NOx）的重要产生源。雷电产生的氮氧化物不仅因固氮而在全球氮循环中起着重要作用，同时也对自然界中的臭氧产生影响，因此雷电对地球生态系统的演化也有重要贡献。尽管地球上的生命演化已经有三百多万年的历史，但是地球上雷电的存在远远早于生命的出现，有研究表明，雷电对地球上的生命起源可能有重要作用，生命起源以前的大气放电产生了诸如氰化氢和氨基酸等生命起源所必需的有机分子（Oparin，1938；MillerandUrey，1959；Sanchezetal.，1967；Baretal.，1984）。
雷电作为自然界中一种壮观的自然现象，很早就吸引了众多科学家的关注。本章对早期开展的一些主要雷电研究进行简要回顾，并着重介绍在20世纪70年代以前对雷电认识具有里程碑意义的重要事件或重要技术。
书单推荐
