科學(xué)家現(xiàn)在可以繪制閃電的三維地圖
在一項(xiàng)新的研究中，科學(xué)家們開發(fā)了一種新的家現(xiàn)方法來繪制云層內(nèi)外的3D閃電地圖。Credit: Mathias Krumbholz/Wikimedia,制閃 CC-BY-SA 3.0
（神秘的地球uux.cn）據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)（by Morgan Rehnberg, Eos）：研究閃電和你想象的一樣困難。
研究短暫電涌的維地一項(xiàng)有希望的技術(shù)是使用一組天線來測(cè)量閃電事件產(chǎn)生的無(wú)線電波。這種技術(shù)被稱為射頻干涉測(cè)量法，科學(xué)可繪自20世紀(jì)末就已經(jīng)出現(xiàn)。家現(xiàn)例如，制閃在以前的維地工作中，研究人員將這種方法與極化天線相結(jié)合，科學(xué)可繪以精確定位撞擊的家現(xiàn)角位置，并檢測(cè)傳入無(wú)線電波的制閃極化狀態(tài)。
盡管如此，維地這種方法只能定位雷擊并檢測(cè)其二維極化?？茖W(xué)可繪這一限制使得科學(xué)家無(wú)法回答一些基本問題，家現(xiàn)例如閃電在云中的制閃位置和方式，以及不同的放電過程發(fā)生的速度。
在一項(xiàng)新的研究中，邵等人將射頻干涉測(cè)量和偏振檢測(cè)擴(kuò)展到三維空間。增加第三維度可以解決閃電物理學(xué)中長(zhǎng)期存在的問題。
他們的第二代BIMAP-3D(寬帶干涉測(cè)繪和3D偏振)系統(tǒng)利用了兩個(gè)觀測(cè)站。這些站相距11.5公里，每個(gè)站由四組寬帶和極化天線組成，呈Y形排列。通過同時(shí)使用這兩個(gè)站，科學(xué)家們可以繪制閃電地圖并探測(cè)三維偏振。
作者描述了兩種通過結(jié)合來自兩個(gè)站點(diǎn)的數(shù)據(jù)來三角測(cè)量雷擊路徑的技術(shù):一種基于幾何形狀，另一種基于到達(dá)時(shí)間。他們可以整合這兩種分析以實(shí)現(xiàn)精確的三角測(cè)量。
在有利的條件下，研究人員可以在地面上千米的高度將雷擊的源位置精確定位到幾米之內(nèi)。此外，他們可以在幾分之一微秒內(nèi)跟蹤閃電的發(fā)展。
然后，該團(tuán)隊(duì)將他們的新儀器和分析技術(shù)應(yīng)用于幾次觀察到的雷擊。他們計(jì)算了顯示每個(gè)閃電事件的形狀和發(fā)展的3D地圖，包括云對(duì)云和云對(duì)地事件。他們甚至證明，對(duì)于線性極化事件，BIMAP-3D可以在三維空間中推斷出無(wú)線電極化的方向。
作者說，這些新穎的能力拓展了閃電物理學(xué)研究的可能性。
這項(xiàng)研究發(fā)表在《地球物理研究雜志:大氣》上。
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