利用照相機(jī)對(duì)閃電觀測(cè)是研究閃電的重要工具之一。由照相觀測(cè)可以測(cè)量閃電的時(shí)間、閃電的速度和閃電的結(jié)構(gòu)。早在19世紀(jì)后期，Hoffert (1889)就利用照相攝影方法觀測(cè)閃擊，他將照相機(jī)作水平快速移動(dòng)，獲取閃電照片，觀測(cè)閃電變化情況，發(fā)現(xiàn)閃擊是有分枝的，并且閃擊之間有連續(xù)發(fā)光存在。并測(cè)量?jī)砷W擊的時(shí)間間隔為1/5～1/10秒， 這個(gè)時(shí)間顯然是過(guò)大了。到20世紀(jì)初，法國(guó)Walter（1902~1918）利用一由鐘控制的可移動(dòng)照相機(jī)，他精確地測(cè)出了閃擊之間的時(shí)間，并拍攝了第一次閃擊之先導(dǎo)，并觀測(cè)到第一次閃擊是向下分枝的，

但是他沒(méi)有發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)是梯級(jí)的。同時(shí)，美國(guó)Larsen（1905）也進(jìn)行了類似的閃電觀測(cè)，測(cè)量了閃擊之間的時(shí)間，并記錄到一次由40次閃擊組成的閃電，但是分不清箭式先導(dǎo)。  

9.1.1 閃電的高速旋轉(zhuǎn)照相法

直至1926年博尹斯（Boys）設(shè)計(jì)的一種旋轉(zhuǎn)式相機(jī)，后來(lái)稱之Boys相機(jī)，如圖9.1a，其結(jié)構(gòu)是將兩個(gè)照相機(jī)的鏡頭分別安裝在一旋轉(zhuǎn)圓盤的一條直徑的兩端，鏡頭隨圓盤高速旋轉(zhuǎn)。當(dāng)觀測(cè)閃電時(shí)，閃電成像于兩鏡頭后面的靜止底片上，由于圓盤快速旋

轉(zhuǎn)，兩鏡頭各向相反的方向移動(dòng)，由于鏡頭的高速移動(dòng)，閃電光不是同時(shí)到達(dá)底片上，使得照相底片上感光的閃光發(fā)生畸變，但是這畸變方向是以直徑為對(duì)稱的，鏡頭的旋轉(zhuǎn)速度是已知的，所以通過(guò)將兩幅圖的比較分析，及一系列處理后，就可以推斷出閃電的方向和速度；并且可以判斷閃電發(fā)展的連續(xù)相位，從而得到閃電的結(jié)構(gòu)和發(fā)展過(guò)程。如圖9.1c中，假定一個(gè)鏡頭垂直地位于另一個(gè)之上靜止觀測(cè)，則得到一個(gè)向下伸展的閃電放電圖像；而當(dāng)兩鏡頭以相反方向快速移動(dòng)時(shí)，就會(huì)形成如圖所示的兩幅圖，對(duì)于止方鏡頭，其閃光成像向右移，對(duì)于下方鏡頭的閃光成像向左移。為精確測(cè)量這些位移，在圖中畫直線q-s-p，然后將照片的兩部分畫成如圖那樣的排列，并使通過(guò)

直線的q-s-p相應(yīng)部分彼此平行，測(cè)出位移a～b (圖9.1b) 和p～q，并將p～q減去a～b，得它們之差，然后除以鏡頭運(yùn)動(dòng)的速度的2倍，就得閃光由a到p的實(shí)際時(shí)間。由此可以畫一張閃電發(fā)展的時(shí)間表。博尹斯相相的時(shí)間分辨率可以達(dá)到微秒量級(jí)，利用該相機(jī)成功地獲取了大量地閃結(jié)構(gòu)的照片。由于該相機(jī)獲取的閃電照片結(jié)構(gòu)呈波紋狀，所以時(shí)常將這種相機(jī)稱為波紋狀相機(jī)。至1929年博尹斯又對(duì)他的相機(jī)作了進(jìn)一步的改進(jìn)，如圖9.2 ，他將轉(zhuǎn)動(dòng)相機(jī)鏡頭改為兩鏡頭固定不動(dòng)，而照相底片作快速旋轉(zhuǎn)。這有利于提高觀測(cè)的穩(wěn)定性，同時(shí)提高觀測(cè)的精度。  

9.1.2 高速線掃描照相機(jī)

為觀測(cè)回?fù)糸W電通道徑向（側(cè)向）變化，Takagi等制作了一高速掃描照相機(jī)，它是對(duì)一般線掃描照相機(jī)改進(jìn)。圖9.3顯示了這種相機(jī)的結(jié)構(gòu)，它的部件有：物鏡、圖像輔助（放大）裝置、一維荷電耦合器件（CCD）圖像感應(yīng)器、一個(gè)探測(cè)器驅(qū)動(dòng)器和一視頻放大器。CCD圖像感應(yīng)器是由1024個(gè)高靈敏度的硅光敏二極管組成的一線性陣列，每一光敏二極管的寬度為13?m、長(zhǎng)為26?m，所有的光敏二極管與CDD移位寄存器相連接。以約10MHz右旋速率驅(qū)動(dòng)感應(yīng)器，幀速率以約每秒7800掃描線，圖像放大器對(duì)波長(zhǎng)由低于350nm到950nm敏感，并且具有600nm的的輻射光到物鏡后。圖像感應(yīng)器充足的曝光，調(diào)節(jié)圖像放大器將放入射光放大30倍，并且選擇光纖窗的圖像器減小光的透射。大氣電場(chǎng)和閃電電場(chǎng)的測(cè)量

     大氣電場(chǎng)是大氣電學(xué)的一個(gè)最基本的參數(shù)，大氣電場(chǎng)的測(cè)量也是一個(gè)最基本的測(cè)量，根據(jù)測(cè)量的大氣電場(chǎng)可以對(duì)大氣中的電狀況有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也為推算大氣中的其它各大氣電學(xué)參數(shù)提供了一個(gè)基本已知量。

    9.2.1 靜電電場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量

    在地面測(cè)量，早期的電場(chǎng)儀，其輸出的是交流信號(hào)，信號(hào)的大小正比于場(chǎng)強(qiáng)，將這些信號(hào)顯示或記錄，或經(jīng)整流給出直流輸出。為了確定電場(chǎng)極性則要另加電路。就是在儀器配置一對(duì)板極或柵網(wǎng)，其面積要大于電場(chǎng)儀轉(zhuǎn)動(dòng)盤的面積，兩板間相隔一定距離，并加上電壓

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