对雷电进行电磁测量及分析一直是研究雷电的重要手段。人工引雷也不例外。目前对人工引雷进行的电磁测量项目主要有静电场、“慢”电场、“快”电场、电场变化率、磁场及辐射场等。在这些测量中,有时天线离闪电触发点非常近,只有几米到几十米,有时天线放在离闪电触发点几公里外的地点。
图6-13是一例离闪电触发点5.16 km测量到的负极性人工引雷的“慢”电场及“快”电场波形(LeVine等,1989)。“慢”电场的开始阶段有一段很长的变化较缓慢的过程,它对应于上行正先导及其后面的连续电流过程。其后有一些台阶形的变化,这些变化对应于回击。图6-13中的“快”电场是由“慢”电场中带箭头的回击所产生的,这些“快”电场的上升时间一般在1μs以内。
图6-14是一例分别在离闪电触发点30 m,50 m及10 m处测量到的负极性人工引雷回击时产生的“快”电场波形(Rakov等人,1998)。在比较近距离处,如图6-14所示回击的“快”电场一般呈现不对称的V字形。其中电场的减少对应于下行直窜先导,电场的快速
回升对应于回击。随着距离的增加,V字型的幅度变小而宽度变大。Rubinstein等人(1995)的统计结果表明:在离触发点30 m处,V字型脉冲的半峰宽度的几何平均为3.2 μs ,而在500 m处,该值要大1到2个量级,其中间值为100 μs;V字形脉冲的幅度与距离一般成线性反比例关系,而且他们也发现,500 m的先导电场变化与随后回击的电流峰值有很好的线性相关性,相关系数可达0.98。
图6-15是一例在离闪电触发点10 m处测到的回击电场变化率(dE/dt)波形(Uman等,2000),它的上升时间只有50 μs ,而峰值可达200 kV/(m?μs)。有关人工引雷回击的电场变化率的测量结果也很多(Willett等,1989;Leteinturier等,1990;1991;Depase,1994;Uman等,2000)。有的测量是在离触发点很近距离进行的。像图6-15;有的是在几公里外进行的。若把这些测量结果都规化到100 km处,可以看到:它们的结果基本上差不多,大约为几十V/(m?μs)(Uman等,2000)。
图6-16是一例在3 km处测到的正极性人工引雷初始阶段的高频辐射场(UHF)及磁场波形(Kawasaki等,1991),可见高频辐射场提前于磁场1 ms左右发生。最初的高频辐射场显然是由人工引雷初始时的微弱放电所引起的。