Диссертация (1097516), страница 23

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 23)

4.10б приведен спектр вариаций величиныскорости ветра в долине Адвентдален за 7 июля 1999 г., который является характернымдля всего периода наблюдений. В спектре вариаций скорости ветра отчетливо видныпики на 99% уровне значимости: 18.5, 20 и 23.5 мин, которые наблюдались также ввариациях ПКО (см. рис.4.10 а).ПриведенныерезультатыизмеренийПКОнаарх.Шпицбергенможносформулировать следующим образом:1. Отсутствие суточного хода в ПКО свидетельствует о незначительном влияниизагрязнителей антропогенного происхождения на концентрацию приземного озонавблизи авроральной обсерватории, расположенной в долине Адвентдален (пос.Лонгиер).2. Изменчивость ПКО в достаточной степени объясняется локальной системойветров, обусловленной орографическими особенностями горной местности.

Вместе стем не исключено, что метеорный поток Персеиды мог привести к вторжениюстратосферных воздушных масс в тропосферу, следствием чего явилось увеличениеПКО на 100%, наблюдавшееся в течение почти 18 часов 14 августа 1995 г.1383. Впервые обнаружены короткопериодические (20 мин) колебания ПКО вполярной шапке, связанные с генерацией подветренных волн в горной системе арх.Шпицберген.4.4 Регистрация инфразвука от Витимского болида 24 сентября 2002 г.В ряде работ исследовались процессы генерации и распространения акустикогравитационных волн, возникающих при вторжении в атмосферу метеорных тел[Голицын и др., 1977; ReVelle, 1976; 2004; Brown et al., 2002; Evers, Haak, 2002; Edwardset al., 2006].Частота появления наиболее крупных из них размером 1-10м., образующихявление болида, не превышает, в среднем, 1 раза в год по данным ИСЗ [Brown et al.,2002].

Характер волнового излучения зависит от количества выделяемой в атмосферуэнергии и от параметров атмосферы, что позволяет по изменениям атмосферногодавления на записях микробарографов оценить массу метеорного тела [Голицын и др.,1977; ReVelle, 1976; Edwards et al., 2006] и сделать вывод о существовании волновода ватмосфере.Формированиеатмосферныхволноводовнаразличныхвысотах,определяемых градиентами температуры и скорости ветра [Куличков, 1992], а такжеэффект сверхотражения [Романова, Якушкин, 1995], позволяют инфразвуковомусигналу распространяться на расстояния в сотни и тысячи километров от источникапрактически без затухания.В настоящем разделе приводятся результаты работ [Шумилов, Касаткина и др.,2003б; Shumilov, Kasatkina et al., 2003e,f] о регистрации инфразвукового сигнала отвторженияВитимскогоболида24сентября2002г.,зарегистрированногомикробарографами обс.

Апатиты на расстоянии ~4000 км от источника.Согласно информации, предоставленной Институтом солнечно-земной физикиСибирского отделения РАН в районе р. Витим, в нескольких десятках километров отнаселенного пункта Бодайбо Иркутской области, упал крупный космический объект(предположительно, метеорит). Падению небесного тела предшествовал взрыв навысоте 30 км от поверхности Земли, зафиксированный американскими ИСЗ в 16:49 UT24 сентября 2002 г. По свидетельствам очевидцев, ночное небо прочертила огромнаяпадающая звезда, рухнувшая в сопки. Ослепительная вспышка на несколько мгновенийосветила тайгу ярким, как будто электрическим светом, после чего прогремел взрывтакой силы, что на несколько десятков километров от места падения объектаощущались колебания почвы, напоминающие землетрясение.139В Таблице 4.1 приведены некоторые данные ИСЗ США о болидах (координаты,энергия излучения) с 1991 г. [Brown et al., 2002]. Для большинства из них былзафиксированприходинфразвуковогосигналаподанныммировойсетиинфразвукометрических станций [Brown et al., 2002].

Из Таблицы 4.1 видно, чтоВитимский болид относится к числу наиболее крупных, из зафиксированных впоследнее время.Регистрацияинфразвуковогосигналаосуществляласьпосредствомтрехпространственно разнесенных микробарографов, входящих в состав Высокоширотногоизмерительного комплекса [Шумилов, Касаткина и др., 2003б]. Измерительныйкомплекс состоит из трех пространственно разнесенных микробарографов дляизмерения колебаний атмосферного давления в диапазоне частот от 0.0001 до 1 Гц,датчиков электрического поля и установки для измерения электропроводности воздуха.Компьютерная система сбора данных позволяет получать информацию с частотойопроса 5 раз в секунду.Таблица 4.1Энергия и координаты места вторжения в атмосферу некоторых болидов поданным ИСЗ США [Brown et al., 2002].ДатаВремя, UTКоординатыE (Дж.)7.05.199115.06.19949.10.199716.08.199918.01.200018.02.20006.05.200025.08.200023.04.20019.03.20026.06.200225.07.200224.09.200223:0400:0318:4705:1816:4309:2611:5401:1206:1201:2004:2815:5816:4950N, 15W46N, 73W32N, 106W35N, 107W60N, 135W1S, 109E50N, 18E15N, 106W28N, 134W7N, 147W34N, 21E29S, 47E57.91N, 112.9E5·10101.3·10101.9·10113.8·10101.1·10123.6·10122.5·10101.4·10124.6·10122.2·10113.8·10122.5·10118.6·1011На рис.

4.11 приведены записи трех микробарографов за 24 сентября 2002 г.Отчетливо видно, что в 22:20 UT на всех трех датчиках был зафиксирован приходинфразвукового сигнала с максимумом амплитуды P45 дн/см2. Этот сигналотчетливо виден даже на фоне постоянно наблюдаемых в данном пункте подветренных140волн, регистрация которых обусловлена близостью горного массива Хибины[Шумилов, Касаткина и др., 2002а].

Зная время прихода сигнала (22:20 UT) ирасстояние до источника (4000 км), можно оценить среднее значение горизонтальнойпроекции скорости распространения сигнала: V = R/T ≈180-200 м/с. Такие значенияскорости характерны для термосферного (на высоте >85 км) распространения сигнала[Куличков,1992],атакжедлястратосферно-тропосферногораспространенияуединенных волн (солитонов) [Романова, Якушкин, 1995].Рис. 4.11. Регистограмма записей микробарографов в обсерватории Апатиты 24сентября 2002 г.: (а) суточная запись; б) интервал времени 22:00 – 24:00 UT.141Для оценки массы болида были использованы соотношения, связывающиеэнергию импульсного источника Е0 и возмущение давления Р, регистрируемое нарасстоянии R от источника излучения [Голицын и др., 1977; Reed, 1977].Согласно работе [Голицын и др., 1977]:(  1) E0 ( R  ct ) exp( z / 2 H  (ct  R ) 2 /( R02 sin 2   L2 cos 2  ))P 2 3 / 2 R( R02 sin 2   L2 cos 2  )1 / 2(4.5),гдес – скорость звука,H – шкала высоты однородной атмосферы,L – длина метеорного следа, - отношение удельных теплоемкостей (=1.4), - угол между направлением инфразвукового сигнала и осью метеорного следа,R0 – средний радиус метеорного следа.R0 = M01/3V02/2(2gHQ0)1/201/3(4.6),гдеM0 – масса метеора,V0 – скорость метеора (11.2 км/с< V0<73.2 км/с),Q0 – скрытая теплота испарения (Q0=8х1010эрг/г-1 [Голицын и др., 1977])Предположив, что регистрируемый инфразвуковой сигнал распространяется вплоскости, перпендикулярной оси следа метеора (=/2) из (4.5) следует [Голицын идр., 1977]:P  (-1)E0/23/2RR02(4.7)Подставляя P=45 дн/см2 и среднюю скорость V0=30 км/c в (4.7), получаем M0=6т.

Эта величина является нижним пределом, т.к. соотношение (4.7) получено длясигнала, распространяющегося без отражений [Голицын и др., 1977]. В нашем случае,инфразвуковой сигнал при распространении испытал многократное отражение отстенок волновода [Куличков, 1992].В [Reed, 1972] было предложено следующее эмпирическое соотношение,связывающее энергию взрыва Е0(кт тнт) и возмущение давления P(кПа) на расстоянииR(км):142P = 11.8 Е00.4R-1.2(4.8),1 кт тнт (килотонна тротилового эквивалента) = 4.185х1012Дж.Из (4.8) для предельных значений скоростей V0=11.2 км/c и V0=73.2 км/c получаемМ0=38 т и М0=1 т соответственно.В Таблице 4.1 приведены значения энергии излучения болида, полученные пооптическим данным ИСЗ. Энергия, выделяемая на оптическое излучение, составляет от5 до 10% от общей энергии болида [Brown et al., 2002].

В нашем случае оптическаяэнергия Е=8.6х1011Дж. Предполагая, что эта величина составляет 10% от общейэнергии Е0, получаем значения массы болида для двух предельных значений скорости -М0=142 т и М0=3.5 т. Эти значения находятся в достаточном соответствии с оценкамимассы, полученными из амплитуды инфразвукового сигнала. На самом деле всеприведенные оценки следует рассматривать как очень приближенные, для болееточных решений следует использовать учитывать нелинейные эффекты прираспространении данного сигнала, являющегося, скорее всего, уединенной ВГВ-волной[Романова, Якушкин, 1995; Некрасов, Шалимов, 2002; Ramamurthy et al., 1990; Rees etal., 2003; ReVelle, 2004].

Косвенным подтверждением полученного результата являетсясообщение о регистрации аналогичного АГВ сигнала, предположительно отВитимского болида, микробарографами на расстояниях 2012 и 4350 км, а такжевозмущений на ионосферных высотах и в магнитном поле [Адушкин и др., 2004;Черногор, 2011; Tereshchenko et al., 2004]. Оценки параметров болида, полученные вработах [Адушкин и др., 2004; Черногор, 2011], совпадают с приведенными выше.Анализ данного события подтверждает полученные ранее факты о том, чтояркие болиды большой массы могут создать мощной импульсное излучение акустикогравитационных волн в атмосфере Земли, которое может быть зафиксированомикробарографами на расстоянии в несколько тысяч километров.

Отметим, чтоакустико-гравитационный сигнал от взрыва болида в данном частотном диапазоне (от0.0001 до 1 Гц) был зафиксирован нами впервые в мире, что было отмечено в работе[ReVelle, 2004; Edwards et al., 2006].1434.5. Выводы.1. По данным наших измерений впервые в Хибинах зафиксированы горныеподветренные волны с периодом колебаний Т=20-40 мин и амплитудой Рз=70-90 мкб.2. Впервые в полярной шапке обнаружены короткопериодические (20 мин)колебания ПКО, связанные с генерацией подветренных волн в горной системе арх.Шпицберген.3. Впервые в России по данным наземных измерений зафиксирован акустикогравитационный сигнал с максимумом амплитуды P45 дн/см2 предположительно отвзрыва в атмосфере Витимского болида 24 сентября 2002 г.

Характеристики

Список файлов диссертации