Автореферат (1149453)
Текст из файла
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕБЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИИНСТИТУТ КОСМОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ИАЭРОНОМИИ ИМ. Ю.Г. ШАФЕРАСИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУКНа правах рукописиУДК 551.594.21Торопов Анатолий АнатольевичИССЛЕДОВАНИЕ ГРОЗОВЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НАСЕВЕРО-ВОСТОКЕ АЗИИ25.00.29 – физика атмосферы и гидросферыАвторефератДиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукЯкутск – 2016Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институтекосмофизических исследований и аэрономии им.
Ю.Г. Шафера Сибирского отделенияРоссийской академии наук.Научный руководитель:Муллаяров Виктор Арсланович, кандидат физико-математических наук, Федеральноегосударственное бюджетное учреждение науки Институт космофизических исследований иаэрономии им. Ю.Г. Шафера Сибирского отделения Российской академии наук., заведующийлабораторией радиоизлучений ионосферы и магнитосферыОфициальные оппоненты:Нагорский Петр Михайлович, доктор физико-математических наук, профессор, Федеральноегосударственное бюджетное учреждение науки Институт мониторинга климатических иэкологических систем Сибирского отделения Российской академии наук, ведущий научныйсотрудникФранк-Каменецкий Александр Викторович, кандидат физико-математических наук,профессор, Федеральное государственное бюджетное учреждение Арктический иантарктический научно-исследовательский институт (ФГБУ "ААНИИ"), старший научныйсотрудникВедущая организация:Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт космофизическихисследований и распространения радиоволн Дальневосточного отделения Российской академиинаукЗащита состоится « 30 » ноября 2016 г.
в 13:00 часов на заседании диссертационногосовета Д 212.232.35 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, насоискание ученой степени доктора наук при Санкт-Петербургском государственномуниверситете по адресу: 199034, г. Санкт-Петербург, Средний пр., В.О., дом 41/43, ауд.304С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственногобюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «СанктПетербургский университет» и на сайте по адресу:https://disser.spbu.ru/disser/soiskatelyu-uchjonoj-stepeni/dis-list/details/14/1078.htmlАвтореферат разослан «____»____________2016 г.Ученый секретарьдиссертационного совета Д 212.235.35кандидат физ.-мат.
наукКубышкина Марина ВалерьевнаОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы исследования.Экспериментальное и теоретическое изучение грозовых электромагнитных полей ватмосфере позволяет приблизиться к пониманию физических механизмов, лежащих в основеглобальной электрической цепи. По современным представлениям, глобальная электрическаяцепь охватывает пространство от поверхности Земли до ее магнитосферы и представляет собойраспределенный электрический контур планетарного масштаба. Глобальная электрическая цепьподвержена влиянию физических процессов земного (главным образом атмосферного)происхождения (высотные разряды в мезосферу и т.д.) и внеземного (потоки заряженныхчастиц от солнца, галактические космические лучи, солнечные вспышки и т.д.).Одним из наиболее ярких проявлений атмосферного электричества, которое тесносвязанно с Глобальными электрическим контуром, является гроза.
Интерес к этому явлениюобусловлен несколькими причинами. С одной стороны, это связано с необходимостью избежатьвредного воздействия молнии и грозовых электромагнитных полей на индустриальную иприродную среду. С другой стороны, несмотря на большое количество экспериментальных итеоретических работ по физике грозы, не все явления, наблюдаемые в грозовой атмосфере,объяснены.
К таким явлениям можно отнести как давно известные человеку, прежде всегошаровая молния, так и открытые сравнительно недавно, в 80-х годах двадцатого века появление нейтронов во время молниевых разрядов и новый класс грозовых разрядов,происходящих в мезосферу (спрайты, джеты, эльфы и т.д.).Новый класс явлений происходящих над грозовыми облаками, открытый в 1988 г.,обычно недоступен для непосредственного (прямого) наблюдения во время грозы. Онпроявляется в виде оптического свечения голубого и красного цвета, имеющего различнуюпространственную конфигурацию (линейные размеры достигают десятков километров).Открытие разрядов в ионосферу вызвало повышенный интерес исследователей и новую волнуактивности в экспериментальных и теоретических исследованиях физических процессов,происходящих в грозовой атмосфере.Появление проникающих излучений и генерация частиц в грозовой атмосферепредсказывались различными авторами в начале двадцатого века.
Первое сообщение орегистрации усиления потока нейтронов в атмосфере во время молниевых разрядовпредставлено в 1985 году. В наши дни значительно возрос интерес к исследованию генерациинейтронов во время молниевых разрядов и проявлению атмосферного электрического полягрозовой атмосферы в вариациях космических лучей. Данные явления в настоящее времярегистрируют современные наземные детекторы космических лучей на уровне моря,высокогорныхнаучныхстанциях,инакосмическихаппаратах.Многочисленныеэкспериментальные и теоретические работы посвящены исследованию данного феномена, но,несмотря на это обстоятельство, физический механизм, отвечающий за генерации нейтронов ивариации космических лучей в грозовой атмосфере, до конца не установлен.Для более полного понимания явлений, происходящих в грозовой атмосфере,необходимо рассмотреть их с различных сторон.
По этой причине, в диссертационную работувключены результаты экспериментальных исследовании, отражающих три самостоятельныхнаправления, однако тесно связанных между собой: электромагнитные поля положительныхгрозовых разрядов и сверхнизкочастотные (СНЧ) сигналы, связываемые с тропосферными имезосфернымиразрядами,понаблюдениямнаСеверо-ВостокеАзии,атмосферноеэлектрическое поле по наблюдениям на сети пунктов в Якутии, вариации космических лучей вгрозовой атмосфере по данным спектрографа космических лучей в Якутске. Результаты поданным направлениям выделены в отдельные главы, они взаимно дополняют друг друга ипозволяют увидеть общую картину процессов, происходящих в грозовой атмосфере.Цель и задачи работыЦелью работы является экспериментальное исследование грозовой активности на СевероВостоке Сибири и ее связи с другими гео- и космофизическими факторами.
Для достиженияпоставленной цели работы решались следующие задачи:1. Анализ пространственного распределения положительных грозовых разрядов и сигналовс КНЧ-излучением на территории Якутии.2. Изучение вариаций атмосферного электрического поля в Якутии.3. Исследование вариаций нейтронной и мюонной компоненты космических лучей науровне моря в грозовой атмосфере.Научная новизна работы заключается в том, что впервые, используя инструментальныенаблюдения грозовых разрядов и измерения грозовых электрических полей, выявленыособенности пространственного распределения плотности положительных грозовых разрядовнатерриторииЯкутии,обнаруженнеизвестныйранеетипсверхнизкочастотныхэлектромагнитных сигналов, связанных с грозовой активностью, исследованы суточные исезонные хода напряженности электрического поля, выявлены вариации интенсивностинейтронов, регистрируемых нейтронным монитором на уровне моря, в моменты ближнихгрозовых разрядов.Научная и практическая значимость работы определяется тем, что полученные вработе результаты вносят вклад в понимание электрических процессов в тропосфере и всистеме глобальной электрической цепи.
Практическая значимость работы заключается в том,что полученные особенности пространственной неоднородности положительных грозовыхразрядов на территории Якутии и данные по их динамике могут найти применение в службах,обеспечивающих полеты авиации, борьбу с лесными пожарами, защиту телекоммуникаций,линий электропередач и др.Результаты диссертационной работы рекомендуются к использованию в научныхорганизациях, занимающихся исследованиями грозового электричества и солнечно-земныхсвязей: ИСЗФ СО РАН, ПГИ КНЦ РАН, ИЗМИРАН, ОИФЗ РАН, НИИФ СПбГУ, ФИАН, ИПГ,ИПФ РАН .Основные результаты, выносимые на защиту:1.По данным инструментальных измерений показано, что кроме основныхгрозовых очагов на юго-западе Якутии можно выделить северо-восточный ивосточный очаги, в которых периодически наблюдается не типичное устойчивоедоминирование положительных разрядов над отрицательными.2.По результатам наблюдений в северо-восточном и восточном очагах впервыеобнаружены квазипериодические СНЧ-сигналы резонансного характера, тесносвязанные с грозовой активностью.3.По измерениям атмосферного электрического поля в 2009-2013 гг.
с помощьюэлектростатическихфлюксметровнасетипунктоввЯкутиивпервыеустановлено, что суточный ход электрического поля имеет характер двойнойволны, за исключением зимних месяцев, когда суточный ход представляет собойпростую полуволну. Годовые вариации напряженности поля имеют тренд куменьшению амплитуды сезонных вариаций напряженности поля и общихзначений величины поля;4.По результатам регистрации нейтронной компоненты космических лучей науровне моря (105 м) и напряженности электрического поля во время ближнихгроз впервые установлено, что кратковременные всплески интенсивностинейтронов в атмосфере, регистрируются во время гроз, имеющих следующий типэлектрической структуры облака: положительный заряд в верхней части иотрицательный заряд в нижней части облака с компактным положительнымзарядом в основании.Личный вклад автораАвтор принимал непосредственное участие в постановке научной задачи и получении имэкспериментальных данных.
Выполнил обработку материалов наблюдений электромагнитныхсигналовгрозовыхразрядов,вариацийатмосферногоэлектрическогополя,данныхкосмических лучей. Автором запущены в работу приборы для измерения атмосферногоэлектрического поля (электростатические флюксметры) на сети пунктов в Якутии (Тикси,Якутск (3 пункта), Нерюнгри). Автор принимал непосредственное участие в экспедиционныхработах в Верхоянском районе (2009-2012 гг.) и в измерениях широтного хода напряженностиэлектрического поля по маршруту Якутск-Тикси-Якутск. Автором разработан, сконструировани запущен в эксплуатацию электростатический флюксметр для полевых исследований.
Авторомсоздан экспериментальный стенд для исследования с микросекундным разрешением всплесковнейтронов в атмосфере в моменты молниевых разрядов.Достоверность результатов диссертации определяется использованием физическиобоснованных методов экспериментальных измерений, анализом экспериментальных данных снеобходимой статистической обеспеченностью.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
