利用照相機(jī)對閃電觀測是研究閃電的重要工具之一。由照相觀測可以測量閃電的時(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閃擊，他將照相機(jī)作水平快速移動，獲取閃電照片，觀測閃電變化情況，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。并測量兩閃擊的時(shí)間間隔為1/5～1/10秒， 這個(gè)時(shí)間顯然是過大了。到20世紀(jì)初，法國Walter（1902~1918）利用一由鐘控制的可移動照相機(jī)，他精確地測出了閃擊之間的時(shí)間，并拍攝了第一次閃擊之先導(dǎo)，并觀測到第一次閃擊是向下分枝的，

但是他沒有發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)是梯級的。同時(shí)，美國Larsen（1905）也進(jìn)行了類似的閃電觀測，測量了閃擊之間的時(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，由于鏡頭的高速移動，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稱的，鏡頭的旋轉(zhuǎn)速度是已知的，所以通過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，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時(shí)，就會形成如圖所示的兩幅圖，對于止方鏡頭，其閃光成像向右移，對于下方鏡頭的閃光成像向左移。為精確測量這些位移，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

直線的q-s-p相應(yīng)部分彼此平行，測出位移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，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年博尹斯又對他的相機(jī)作了進(jìn)一步的改進(jìn)，如圖9.2 ，他將轉(zhuǎn)動相機(jī)鏡頭改為兩鏡頭固定不動，而照相底片作快速旋轉(zhuǎn)。這有利于提高觀測的穩(wěn)定性，同時(shí)提高觀測的精度。  

9.1.2 高速線掃描照相機(jī)

為觀測回?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)探測器驅(qū)動器和一視頻放大器。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)動感應(yīng)器，幀速率以約每秒7800掃描線，圖像放大器對波長由低于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。大氣電場和閃電電場的測量

     大氣電場是大氣電學(xué)的一個(gè)最基本的參數(shù)，大氣電場的測量也是一個(gè)最基本的測量，根據(jù)測量的大氣電場可以對大氣中的電狀況有一個(gè)全面的認(rèn)識，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 靜電電場強(qiáng)度測量

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

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