© 2014 Emetereet al..由爱思唯尔公司出版信息工程研究院负责评选和同行评议可在www.sciencedirect.com上在线获取ScienceDirectIERI Procedia 9（2014）53 - 582014年环境系统科学与工程基于薛定谔-静电算法的法医Emeterea *，M.L. Akinyemia，U.E. Unob，A. O. Boyoaa尼日利亚，奥塔，迦南地，P.M.B 1023，圣约大学物理系b尼日利亚明纳联邦大学物理系摘要人们提出了许多预报雷电的模型。虽然大多数模型都表现出了准确性，但在检测自然现象时的响应时间相当低。在这个模型中，我们使用的微观尺度的等离子体的数学实验，发展的宏观尺度的大气等离子体，我们认为这是一个主要的影响闪电。薛定谔-静电算法的提出是为了进一步提高探测自然现象的准确性和敏捷性。根据我们的理论实验，空气密度在闪电预报中起主要作用。我们的猜测得到了验证，使用戴维斯气象站跟踪空气密度在高层和低层大气。高层大气密度作为雷电预报的重要因子具有广阔的应用前景。© 2014作者。由爱思唯尔公司出版 这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/）。信息工程研究院负责评选和同行评议关键词：全球大气电路;闪电;等离子体;薛定谔1. 介绍闪电是一个大尺度的静电概念，它源自全球大气电路（GAPC）。GAPC在地球和大气（空气）之间建立了一个极性相反的电场，目的是创造电能。由GAPC产生的电场梯度继续上升到大气中，直到电压达到其最大值（Vmax）。大多数时候在Vmax，* 通讯作者。联系电话：+2348035267598;传真：+2348035267598。电子邮件地址：moses. covenantuniversity.edu.ng2212-6678 © 2014作者由爱思唯尔公司出版 这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/）。信息工程研究所负责的选择和同行评审54法医Emetere等人/ IERI Procedia 9（2014）53D今天雷暴是通过释放储存在风暴云中的能量以闪电的形式产生的。对闪电动力学进行建模对于进一步理解GAPC的突出现象并准确预测可能发生的事件至关重要。研究最多的现象是拉普拉斯生长现象（Takashi等人，1989;Boris等，1989; Takashi等，1990; Duran等人，2010年）。拉普拉斯增长现象源于驱动许多不同自然现象模式形成的物理机制。其它模型，即介电击穿模型（Kim等人，2007）和扩散限制聚集模型（Fotheringham等，1989年）也被用来探测自然现象。关于等离子体对闪电预报的影响的模型最近没有被详细讨论（Holzworth等，2011年）。基本上，等离子体可以从太阳或当气体被加热到非常高的温度时从大气中引发。简单地说，热激发的气体分子被电离成另一种物质状态，称为等离子体。等离子体可以是带正电荷或负电荷的粒子，其通过闪电通道的运动构成电流。在本文中，我们比较了一个微观尺度的等离子体产生（等离子体在圆柱管放电），一个宏观尺度的等离子体产生（全球大气电路）。研究的重点是云对地闪电，特别强调大气中微粒的等离子体旋转和碰撞。介绍了一种基于带电粒子自旋模型的新的模拟模型。我们介绍了薛定谔-静电算法，这是更快地检测自然现象。2. 薛定谔-静电算法在微尺度（圆柱管放电中的等离子体）中，通过朗缪尔探针（LP）技术研究了压力、密度和温度对等离子体特性的影响（Araghi等人，2013年）。我们提出，在宏观尺度（全球大气电路）中可以看到相同的效应（如图1所示），因此我们主要考虑了电离层中热等离子体气体的大气电荷。带电粒子以特定的旋进旋转。我们认为，激发电荷自旋的性质引发了闪电的预备。此外，我们认为等离子体形成的类型、等离子体自旋和定向大气分子撞击是造成世界上不同类型闪电的原因。图1.微尺度等离子体相互作用的原型--以宏观尺度的全球大气电路表示。改编自http://www.technology.org法医Emetere等人/ IERI Procedia 9（2014）5355这个想法是通过采用与时间无关的薛定谔方程来进行数学实验的，薛定谔方程用于解释带电粒子自旋的起源。第1001章：一个人的世界（1）ଶ数学实验（如附录所示）产生了下面所示的控制方程ቂሺሻିିఉ௫ʹቚቀݔቁ ቚቀͳቁି�గ ቃ（二）3. 结果和讨论公式（2）对预报至关重要，闪电是闪电。这是正负电场产生闪电的区域第二类等离子体势是指“第二类”等离子体势其示出了两个带电区域在空间中移动所做的功。是集体等离子体自旋，闪电。是等离子体电流，是描述定向冲击等离子体对大气中分子的影响ቀݔቁ是集体的电势（电势）大气中的等离子体单位距离传输电流的大小（单位距离）。 is equivalent大气中的空气密度（m3）。ቀͳቁ描述了闪电的路径但实际上ቀ你好因此，在实践中，等式（2）被写为：（三）ିିఓ௫ ሻ ሿ ሺ ሾȁȞ ʹȁ我的天从方程（2），闪电模式从云到地面是依赖于空气密度，我们建议的大气电荷动力学的主要指标。大气电荷动力学在理论上可以追溯到旋转等离子体的定向碰撞，这决定了图2所示的各种亮面。图二.闪电图形的理论解释100806040200-20-40-60电话：+86-21 - 55111111传真：+86-21 - 5511111时间（秒）正弦定向冲击e余弦定向冲击e总定向冲击e李天宁g fla sh56法医Emetere等人/ IERI Procedia 9（2014）53ቀ空气密度对闪电的依赖性已被证明-理论上是使用戴维斯气象站进行实验监测的（在雨天，即以雷暴和一系列闪电为特征）。戴维斯气象站自动记录天气参数与时间。在高层大气中（图3），由于电荷动力学，波状起伏显示了大气中的详细不稳定性。在低压槽处，云地闪电的趋势普遍存在，例如红色环表示闪电，而黄色环表示唯一的雷暴。在低层大气中（图4），特征模糊，即活动不准确，如图（3）所示。空气密度概念的物理学是空间中更大面积带电区域积聚的证据，这预示着闪电或雷暴即将出现。当等离子体在大气中旋转时，它们撞击水分子，产生一种电荷，即正电荷或负电荷，并定位在特定的带电区域内。当一个带正电荷或负电荷的区域在大气中漂移时，电压会同时增加。其结果是一个导电通道称为闪电。当电荷区域（如图1所示）在空间内二维地积累和扩展时，电势增加。电荷电势的增加可以要么是内部的，要么是内部的受我们模式的影响Kg/m3（个）图3.高层大气中的实验闪电图4.低层大气4. 结论通过密切监测高层大气的空气密度，可以确定一个区域内的闪电预报。更广泛地说，与闪电的大小和类型有关的其它参数可以由方程（3）确定。确认作者感谢主办机构的部分赞助引用[1]的文件。永谷隆第三边界条件下的拉普拉斯增长现象：从致密结构到扩散限制聚集分形的交叉。Phys.Rev.A1989;40，7286[2]的文件。鲍里斯·斯米尔诺夫。分形系统的生长现象。苏联物理学1989年;Kg/m3（个）法医Emetere等人/ IERI Procedia 9（2014）5357ሺO[3]的文件。M. Duran和G. L.瓦斯康塞洛斯拉普拉斯增长的Loewner方程：Schwarz-Christoffel变换方法。物理学杂志：会议系列; 2010246[4].Takashi Nagatani和H.Eugene Stanley。拉普拉斯增长中的双交叉现象：粘附概率和有限粘度比的影响。物理。Rev. A 1990; 41，3263-3269[5].Theodore Kim，Jason Sewall，Avneesh Sud，Ming C.是林书拉普拉斯增长的快速模拟。IEEE计算机图形应用2007; 27（ 2）68-76[6]。史都华放大图片作者：Michael A.朗利扩散限制聚集与城市增长的分形性质。《区域科学论文》1989年;67，65-69[7]. R. H. Holzworth，M. P. McCarthy，R. F. Pfaff，A. R.雅各布森，W。L. Willcockson，D. E.罗兰通信/导航中断预报系统卫星上的探测器在低纬度观测到的闪电产生的哨声波。地球物理研究杂志：空间物理2011;116，2，1-7 [8]。Farnaz Araghi和Davoud Dorranian。负离子对膜特性的影响圆柱形放电中的等离子体Journal of Theoretical and Applied Physics 2013;7（41），1-8附录A.用薛定谔-静电算法我们认为，激发电荷自旋的性质引发了闪电的预备。因此，我们引入与时间无关的薛定谔方程来解释它的自旋，第1001章：一个人的世界（1）ଶ与方程[1]相关的拉格朗日密度被给出为：ଵଶ第1002章：一夜情（2）ࣦ�ଵଶቚቚଶ我们应用最小耦合规则来描述电子与静电场的相互作用。在哪里ሻሺ其中，V2是穿过大气表面的总电势，Vo是在带电空气的表面上的常数，E是电场，λ是雷击的宽度，λ是等离子体电位，λ是Dybe长度。公式[2]转换为ଵ（三）ȁ ଶ ȁȁ ଶ ȁଶଵࣦ�ଵଶ ቚ ቚ ଶଶȁȁଶ ȁ ȁଶ（四）ቀ ቚଶࣦ�ଵቚ ݐ
ቁݔ ଶ 我们将驻波的解应用于方程[4]中，其中E，B：拉格朗日密度的形式为ଵଶȁ ȁ ଶȁ ȁଶ ȁȁଶଶଶଶ（五）你好，我是来找你的ଶ-你好--考虑大气等离子体静电场E1-E2第1006章：你是我的女人（6）我的 天啊其中，电场和磁场的值改编自Glenn（2003），并重新构建为圆形等离子体管（2008）。我们将微观尺度（天线管中的等离子体）应用到宏观尺度（大气闪电）（七） ିି ఉሻሻݖǡሺሻݖǡሺ ሺሻݖǡଵሺ（八） ିି ఉଵሻሻݖǡሺሻݖǡሺ ሺሻݖǡଶሺ58法医Emetere等人/ IERI Procedia 9（2014）53其中，ସగ而且，ସ是描述自然的参数，对流层顶内的自旋动力学方程[7]的边界条件是ଵሺǡ Ͳሻሺݖሻଵሺ λǡݖሻͲ ሻǤݖሺሻݔ ǡଵሺ（九）ەଵሺǡλሻͲ方程[8]的边界条件是ଶሺǡ Ͳሻሺݖሻଶሺ λǡݖሻͲଶሺǡݔሻሺݖሻǤ （十）ەଶሺǡλሻͲ式中，和是电场的衰减因子;和是电场由极差产生的; λ是等离子体天线的长度; λ是激发功率的频率;λ是等离子体电流; λ代表天线的半径或水平分量; λ代表天线的垂直分量; λ代表大气中电子的大小;λ代表电渗透率;λ代表磁渗透率;λ是决定沿等离子体的水平分量的电子自旋的自旋因子;λ是决定沿等离子体的垂直分量的电子自旋的自旋因子;λ是决定沿对流层顶的电场内的水平分量的电子自旋的自旋因子; λ是决定沿对流层顶的电场内的垂直分量的电子自旋的自旋因子;因此，拉格朗日密度的总作用量由下式给出：日本语中文（简体）应用于函数的欧拉-拉格朗日方程给出了下列方程ȁȁଶଶȁȁଶ -你好ଶ-- ିି ఉሻ ሺ（十二）ሺሻଶଶ（十三）ቈ ቆቀݔቁ ቇͲቂሺሻିିఉ௫ʹቚቀݔቁ ቚቀͳቁ ି�గ ቃ（十四）
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