图6-17是一例典型的在几公里外处摄到的人工引雷照片(见彩图插页),可以看到人工引雷沿着上行方向分叉,这是上行雷的普遍特征。照片中的直线部分对应于导线,此处的发光一般较强。图6-18a是一例典型的在近距离处摄到的负极性人工引雷的照片(见彩图插页),可以看到在该照片中至少有9条发亮的通道,这是由于闪电通道受风的影响发生平行移动后所造成的。照片中最左边的一片发光对应于初始连续电流,右边一条条弯曲的通道对应于不同的回击。图6-18b~e是一组国内不同地区摄到的人工引雷情况(见彩图插面)。通过近距离高速摄像可以知道这些闪电的先导及回击的光学发展过程。这是对人工引雷进行光学观测的主要目的。
在负极性人工引雷的上行正先导发光一般很弱,对其高速摄像一般很难。图6-19是一例罕见的上行正先导照片(Idone,1992)。可以看到上行正先导开始以较明显的梯级形式向上发展。然后演变成连续传输形式。随着先导向上发展其传输速度也明显增大。开始时的速度只有1.2×105m/s,后来增到6.5×105m/s,其平均速度为3.6×105m/s。梯级与梯级之间的时间间隔大约为20μs。Laroche等人(1988)的高速摄像照片也表明:正先导开始以梯级形式向上传输,梯级的长度大约为14m。
高度负极性人工引雷的上行正先导发光更弱,目前还没有其高速摄像资料。图6-20是高度引雷所用导线下端产生的下行负先导的紫外高速摄像照片(Idone等,1992),可以看到该负先导以梯级形式向下发展,梯级的时间间隔大约为20μs,梯级的长度一般在10~20m之间,此例负先导的平均速度为3.1×105m/s 。图6-21是高度引雷小型回击发生时紫外高速摄像照片,可见先导梯级的长度为3~5m,先导的头部呈刷状结构。
正极性人工引雷中的上行负先导发光较强,对其高速摄像也较容易(Sumi和Horii,1997)。图6-22是一例上行负先导的高速摄像照片(Horii和Nakano,1995),可以看到上行负先导也是以梯级形式向上发展,梯级发生时整个通道伴随着发光。从该图中也可看到,导线熔断后出现类似于回击的脉冲放电,其发光较强。
负极性人工引雷中的下行直窜先导及其继后回击发光更强,对它们进行高速摄像更容易,因而得到的测量结果很多(Hubert等,1981;Idone等,1984a;1984b;Kawasaki等,1987;Mach等,1989;Wand等,1999a;1999c)。图6-23是一例下行直窜先导的速度为2.7×107m/s而继后回击的速度为1.5×108m/s。Idone等(1984a)测量到32个直窜先导及56个继后回击。他们的统计结果表明:直窜先导的三维平均速度分布于9.5×106到43×106m/s之间,其平均值为2107m/s;继后回击的三维平均速度分布于6.7×107到17×107 m/s之间其平均值为12×107m/s。Hubert等人(1981)在法国的人工触发闪电试验中测量到9个继后回击的速度,它们分布于(6.1±1)×107到(17.4±1)×10.7m/s之间。
直窜先导有时转变成直窜梯级先导。根据Idone等人(1984b)的结果,其转换点一般发生在下行直窜先导碰到原有金属导线存在的通道部分的时候。直窜先导转变成梯级先导之后,其速度明显变慢。梯级的间隔一般为几微秒,梯级的长度在5~10 m。Idone等人(1984b)同时还观测到,下行直窜先导在转换点处被反射的现象。反射现象的光学速度大约为9.7×107m/s。他们认为这些反射现象是由于导线顶端通道特性不连续的原因所造成的。
下行直窜先导的速度在接近地面时,其速度可能会明显增加。Wang等人研究(1999c)的结果(见图6-24)证实了这一现象。从图6-24可以看到直窜先导在距地面几十米的范围内其速度可增大1倍左右。
有关人工引雷正极性回击的速度,目前只有一例观测结果(Idone等,1987)。该正回击发生于一负极性人工引雷之中。这个负极性人工引雷很特别,它含有8个回击,其中第三个回击是正极性,而其余7个回击全是负极性。Idone等人的结果表明:这个正极性回击的速度大约为1×108m/s,其值与负极性回击的速度基本上一致。