Автореферат (1149453), страница 4
Текст из файла (страница 4)
(июнь а, июль - б, август - в).Следуетотметить,чтонормированныераспределенияотражаютизменениякачественного состава разрядов, т. е. увеличение отношения в той или иной области связано нес усилением грозовой активности, а указывает на область, где существенное значение имеютположительные разряды.Нужно обратить внимание также на то, что в указанных очагах (северо-восточный ивосточный) доля положительных разрядов может быть очень большой. В северо-восточныхобластях отношение потока положительных разрядов к потоку отрицательных во всерассмотренные годы часто превышает 1. В значительной степени это относится к началу иокончанию сезона (июнь и август). Все это указывает на то, что на востоке Сибири доляположительных разрядов возрастает в высоких широтах.Далее рассмотрены результаты анализа записей ОНЧ-радиошумов, полученных в ходеэкспедиции в Верхоянском районе на северо-востоке Якутии летом 2008 г.Записи электромагнитных сигналов разрядов осуществлялись в период умереннойгрозовой активности.
Сигналы принимались на вертикальную штыревую антенну высотой 10 м,подключенную через усилитель (коэффициент усиления К=40) с резистивным делителемнапряжения 0,25 ко входу АЦП ноутбука с частотой дискретизации 62,5 кГц и диапазоном +/- 5В. Регистрация производилась в окрестностях пункта Батагай в точке с координатами 67.95º N,134.95º E на высоте ≈ 450 м над уровнем моря, в 15-18 часов местного времени.
Условия записибыли благоприятны с точки зрения отсутствия каких-либо сетевых и промышленныхрадиопомех.Анализ данных, полученных во время экспедиционных измерений в Верхоянье в 2008году, позволил выделить неизвестный ранее тип низкочастотных сигналов, связываемых сгрозовой активностью. Эти сигналы СНЧ диапазона носят квазипериодический характер –могут наблюдаться в виде длительных колебаний. Пример таких сигналов приведен на рисунке4, где показано 3 события, в двух из которых наблюдались колебания после атмосфериков ввиде коротких цугов, а в последнем событии наблюдались колебания значительнойпродолжительности (около 200 мс).Следующий пример квазипериодических колебаний, приведенный на рисунке 5,примечателен тем, что они не только закончились КНЧ-цугом, но и фактически былистимулированы сильным СНЧ-цугом (низкочастотным "хвостом" ОНЧ атмосферика).
В тожевремяобнаруженысобытия,вкоторыхузкополосныеколебания,начинающиесясширокополосного (КНЧ-СНЧ) импульса, продолжаются в виде диспергированных ветвей.Основная частота квазипериодических колебаний в рассматриваемых сеансах записисоставляла в среднем 145 Гц , что соответствует периоду Т = 6,9 мс, т.е. среднему значениюквазипериода наиболее часто наблюдаемых двухполупериодных СНЧ-цугов.Рисунок 4. Пример узкополосных низкочастотных колебаний, наблюдавшихся 23.08.08в 10.22 LT (волновая форма - а, спектрограмма - б, частотный спектр сигнала – в).Рисунок 5.
Узкополосные длительные колебания начинаются (стимулируются) СНЧсфериком и заканчиваются КНЧ импульсом.При этом, установлено, что длительные колебания фактически прерваны еще болеенизкочастотными (КНЧ, 3-30 Гц) цугами с квазипериодом около 40-50 мс (если рассматриватьволновую форму сигналов) или широкополосными КНЧ-СНЧ импульсами (3 – 1000 Гц, еслирассматривать спектры сигналов).Так как импульсные СНЧ-КНЧ атмосферики могут, как стимулировать обнаруженныеузкополосныеколебания,таки,наоборот,прекращатьих,то,следовательно,квазипериодические колебания можно связать с ударным возбуждением резонансных областей,в окрестности которых, происходят грозовые разряды облако-земля и мезосферные разряды.Однако, как уже отмечено, основная частота колебаний около 145 Гц на порядок ниже частотыобычно рассматриваемого поперечного электромагнитного резонанса полости волновода«земля-ионосфера» и, в то же время, является очень высокой для альфвеновского(ионосферного) резонатора.Сделано предположение, что более вероятным является резонатор в плазменной среде, вкоторой длина волны существенно меньше, чем в воздухе, т.е.
можно предположить, чтоискомый резонатор может быть расположен в нижних областях ионосферы (в частности, междуслоями.В четвертой главе рассмотрены результаты измерений атмосферного электрическогополя. Регулярные наблюдения напряженности атмосферного электрического поля в Якутскебыли начаты в 2009 года и продолжаются по настоящее время.
Измерения напряженности поляосуществляются с помощью электростатического флюксметра, установленного на крышеглавного здания ИКФИА СО РАН (62° 1' N, E129°43' E). Также, электростатическиефлюксметры были установлены еще в нескольких пунктах наблюдения: с 2011 г. – натерритории спектрографа космических лучей высоких энергий ИКФИА СО РАН (пригородг.Якутск) (N61°59', E129°41'), с 2012 г. – в г. Нерюнгри (56°39' N, 124°43' E), в 2009-2012 гг.
- наполигоне ШАЛ ИКФИА СО РАН в с. Октемцы (61°39' N, 129°21' E), с 2013 г. – на полигонеПолярной геокосмофизической обсерватории ИКФИА СО РАН в п. Тикси (71°35' N, 128°46' E).Система регистрации данных напряженности электрического поля во всех пунктах выполненана базе портативных компьютеров – нетбуков и аналого-цифровых преобразователей (АЦП)фирмы L-Card Е-440 и Е-154. Связь между флюксметром и системой сбора данныхосуществляется посредством кабельной линии. Передача данных со всех пунктов наблюдения,а так же удаленное управление регистрацией осуществляется по сети Internet. Регистрация поляво всех пунктах проводится непрерывно (круглосуточно и круглогодично).Были проанализированы вариации электрического поля в условиях «хорошей» погоды.Для этого были отобраны дни с «хорошей» погодой по всем месяцам года с 2009 по 2013 гг.
Взависимости от года, сезона и месяца число отобранных дней колебалось от 2 до 23 в месяц.Дополнительнопроводилсяанализвариацийэлектрическогополяиосновныхметеорологических параметров атмосферы (температура воздуха, атмосферное давление,относительная влажность, скорость и направление ветра) корреляции между ними необнаружено (в условиях «хорошей» погоды). Кроме того, производилось сравнение суточныхвариаций напряженности электрического поля в пунктах разнесенных на 4 км (Якутск иСпектрограф КЛ) и на 56 км.(Якутск и с. Октемцы). Анализ показал, что в разнесенныхпунктах, наблюдаемые суточные вариации синхронны.
Это говорит о том, наблюдается именноглобальная вариация и вклад локальных источников небольшой.По результатам наблюдений в г. Якутске показано, что суточный ход напряженностиэлектрического поля имеет характер двойной волны - с двумя максимумами и двумяминимумами для весенних, летних и осенних месяцев.
Для зимних месяцев суточный ходпредставляет собой простую волну - с одним максимумом и одним минимумом. В качествепримера на рисунке 6 представлены характерные вариации напряженности поля для 12 месяцев2011 года.Подобный суточный ход вариаций напряженности поля по месяцам стабильнонаблюдается из года в год за время наблюдений с 2009 по 2013 гг. Обращает на себя тот факт,что в суточном ходе напряженности электрического поля не наблюдается «классической»кривой «Карнеги» с минимумом в 4 UT и максимумом в 18-20 UT.Рисунок 6. Вариации напряженности атмосферного электрического поля для 12 месяцев2011 года в пункте наблюдения г. Якутск.
На графиках n соответствует числу дней, отобранныхпо критерию «хорошей» погоды.На рисунке 7 показан график сезонных вариаций напряженности электрического полядля 2011 года. График построен по усредненным по месяцам значениям напряженности поля.Сезонный ход напряженности поля имеет максимумы в весенние и осенние месяцы иминимумы, приходящиеся на летние и зимние месяцы.Годовые вариации напряженности поля в «хорошую» погоду за период наблюдений2009-2013 гг. показаны на рисунке 8. Из графика видно, что сезонные вариации повторяются изгода в год, минимумы и максимумы практически не смещаются по месяцам. Отмечено наличиетренда к уменьшению амплитуды сезонных вариаций напряженности поля и общих значенийвеличины напряженности поля.Рисунок 7.
График сезонных вариаций напряженности электрического поля в 2011 г.Рисунок 8. Годовые вариации электрического поля в условиях «хорошей» погоды в2009-2013 гг., в Якутске.Далее рассмотрены вариации поля во время таких явлений в атмосфере как дожди,снегопады, ближние грозы, морозные (ледяные) туманы, метели. Во всех этих явленияхпроисходят резкие и значительные изменения абсолютных значений электрического поля,которые хорошо выделяются и при сопоставлении с метеорологическими параметрамиатмосферы можно достаточно точно определить, с каким метеорологическим явлением онисвязаны.Измерения вариаций поля с помощью электростатического флюксметра позволилиполучить сведения об основных статистических характеристиках ближних гроз (в радиусе 15км около пункта наблюдения) и электрической структуре грозовых облаков за летние грозовыесезоны с 2009 по 2013 гг. Случаем прохождения ближней грозы считалось наблюдениепрохождения заряженного облака с одним, как минимум, скачком электрического поля,обусловленныммолниевымразрядом.Наблюденияближнихгрозподаннымэлектростатического флюксметра хорошо согласуются с данными регистрации гроз наметеостанцииаэропортаЯкутск(http://meteo.infospace.ru/win/wcarch/html/r_day_stn.sht?num=475).В зависимости от электрической структуры облака у земли наблюдаются характерныевариации поля.
По наблюдениям в Якутске, эти вариации были разделены на пять основныхтипов:1 тип – в верхней части облака положительный заряд, в нижней - отрицательный. Облакос положительной поляризацией.2 тип – в верхней части облака отрицательный заряд, в нижней - положительный. Облакос отрицательной поляризацией.3 тип – облако имеет в верхней части положительный заряд, в нижней - отрицательный,имеющий компактный положительный заряд в основании облака.4 тип – облако с положительной поляризацией, у которого положительный верхнийзаряд смещен относительно нижнего отрицательного.5 тип - облако с отрицательной поляризацией, у которого отрицательный верхний зарядсмещен относительно нижнего положительного.Таким образом, наблюдаемые вариации электрического поля пяти типов можноклассифицировать как разные стадии развития грозового облака.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
