Автореферат (1149453), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Типы 1 и 2 – недавнообразовавшаяся гроза. 3 тип – гроза в максимальном развитии. 4,5 типы – грозы в стадиизатухания, причем 5 тип можно считать финальной стадией облака как 1-го типа, когдаположительный заряд опускается ниже отрицательного, так и финальной стадией 2-го типа(отрицательный верхний заряд смещается относительно нижнего положительного).На рисунке 9 в стилизованном виде приведены значения частоты повторяемости типоввариаций напряженности поля за 5 лет наблюдений (2009-2013 гг).
Сделан вывод, что наиболеечасто наблюдаются вариации, соответствующие 3 и 4 типам облаков. Преобладают облака сположительной поляризацией.Рисунок 9. Повторяемость типов электрической структуры грозовых облаков понаблюдениям вариаций напряженности электрического поля в 2009-2013 гг.Также по результатам наблюдений с помощью электростатического флюксметра былиполучены основные статистические характеристики ближних гроз в пункте наблюдения г.Якутск за 5 лет (2009-2013 гг.). Получены следующие параметры: время начала и окончаниягрозы; длительность грозы в минутах; количество молниевых разрядов (положительных,отрицательных, общее число); время между молниевыми разрядами в секундах (среднее,максимальное, минимальное, медианное значение, мода); число разрядов в минуту; типэлектрической структуры грозового облака согласно разделению по типам (от 1 до 5); типгрозы (фронтальная, внутримассовая).
Продолжительностью грозы считалось время междупервым и последним зарегистрированным молниевым разрядом. Всего за время наблюдений за2009-2013 годы, зарегистрировано 66 ближних гроз. В грозовой день наблюдалось от 1 до 3-хгроз. Число дней с грозой суммарно составило 54. Среднее количество гроз в год составляет13,2, а количество дней с грозой - 10,8 в год. Количества гроз наблюдался в 2011 году, когдабыло зарегистрировано 16 гроз за 13 грозовых дней, суммарное время - 33 ч. 45 мин. Минимумпо количеству гроз приходится на 2013 г. – 11 гроз, но по продолжительности в часах минимумгрозовой активности наблюдался в 2009 г. (14 ч.
20 мин), что может свидетельствовать обувеличениисреднейпродолжительностигрозвтечениерассматриваемогопериода.Сопоставляя полученные значения числа дней с грозой в год в Якутске с ранними данными(таблица 4.3), отмечено, что с 1931 года (12,1 гроз в год) эта цифра существенно не изменилась(2009-2013, 10,8 дней с грозой).В пятой главе приводятся экспериментальные результаты регистрации нейтронной имюонной компоненты космических лучей на уровне моря (105 м) и электрического поля вовремя ближних гроз. Под ближними грозами понимаются грозы, наблюдаемые в радиусе до 1015 км от пункта наблюдения.За период наблюдений с 2009 по 2013 гг. на стандартном нейтронном мониторе 24-NM64 Якутского спектрографа космических лучей были неоднократно зарегистрированы значимыеизменения в скорости счета нейтронного монитора в период молниевых разрядов.
Примервсплесков в данных нейтронного монитора во время гроз 08.06.2010 и 26.06.2010 . показан нарисунке 10.На графике видно, что во время молниевого разряда в электрическом поленаблюдается характерный скачок, после которого поле восстанавливается до исходнойвеличины в течение от единиц секунд до десятков секунд. Синхронно со скачком поляотмечается увеличение скорости счета стандартного нейтронного монитора 24-NM-64 (вминутном разрешении данных). Следует отметить, что подобное увеличение скорости счетаобнаруживается не для каждого молниевого разряда, что хорошо видно из рисунка 10, и не длякаждой грозы. В период наблюдения 2009-2013 гг. в окрестности Якутского нейтронногомонитора зарегистрировано 66 гроз. Из них, в 15 грозах зарегистрированы статистическизначимые вариации в скорости счета нейтронного монитора.Рисунок 10.
Примеры всплесков в скорости счета стандартного нейтронного монитора24-NM-64 в момент молниевых разрядов во время гроз 08.06.2010 и 26.06.2010. Скорость счетанейтронного монитора (а), вариации напряженности электрического поля (б).В них, средняя амплитуда всплесков в скорости счета превышала ошибку измерений навеличину 5σ и более.
Длительность каждого всплеска составляла 1 минуту (максимальноеразрешение данных нейтронного монитора 24-NM-64 в Якутске), количество всплесковнаходилось в диапазоне от 1 до 9-11 в одной грозе, частота повторений определялась временеммежду молниевыми разрядами.
Установлено, что все события всплесков в нейтроннойкомпоненте наблюдались во время гроз имеющих один и тот же тип электрической структурыгрозового облака - имеющее в верхней части положительный заряд, в нижней отрицательный восновании которого находится компактный положительный заряд. Классификация грозовыхоблаков по типу электрической структуры показана на рисунке 9. Также было обнаружено, чтоизменения в скорости счета нейтронного монитора вызывали молнии распространяющиеся отгрозовогооблакакземнойповерхности(нисходящие).Восходящиемолнии,распространяющиеся от земли (телевизионная вышка, 241м) к грозовому облаку не имелиотклик в скорости счета нейтронного монитора.Далееприводятсярезультаты,полученныенаэкспериментальномстендедлярегистрации нейтронов в грозовой атмосфере с разрешением 10 микросекунд. Записьаналоговых сигналов с антенны и счетчиков СНМ-15 производилась во время ближних гроз внепрерывном режиме: оцифрованные данные сохранялись на жесткий диск компьютера вреальномвремени.Дискриминацияимпульсовнейтроноввсчетчикеотсигналовэлектромагнитных помех проводилась при ручной обработке массива данных.
Для нахожденияв массиве данных групп импульсов применялась специально разработанная программа.Приводятся два события в нейтронах, зарегистрированных на экспериментальном стендев 2013 г. Одно из которых, в качестве примера, показано на рисунке 11. На графике показанасинхронная запись аналоговых сигналов с разрешением 10 мкс в момент молниевого разряда отдвух счетчиков: без свинца (а), окруженный свинцом (б), а также запись электромагнитногосигнала молнии, принимаемого на вертикальную штыревую антенну (в). В счетчикепомещенном в свинец отмечается 22 импульса (рисунок 11 б) от частиц через 615 миллисекундпосле наиболее сильного по амплитуде электромагнитного сигнала от молниевого разряда. Поформе сигнала в счетчике (б) можно предположить, что частицы попали в детектор сминимальным интервалом, так как происходит наложение сигналов.
В этот момент во всехканалах помех не наблюдается, что хорошо видно на графике сигнала с антенны (а). Следуетотметить, что в детекторе без свинца (в), возрастание количества импульсов за исследуемыйпромежуток не зарегистрировано.Проведен анализ статистических характеристик импульсов в детекторе в отсутствиигрозы. Примеры распределения интервалов между импульсами в группе частиц от кратностигенерации от 2 до 7 в отсутствии грозы и в событиях грозы 19.07.2013 и 22.07.2013 показаны нарисунке 12.Рисунок 11. Случай регистрации группы частиц через 615 мс после молниевого разрядаво время грозы 22.07.2013.
Приведена синхронная запись электромагнитного сигнала (а),сигналов со счетчиков СНМ-15, с разрешением 10 мкс: счетчик в свинце (б), счетчик без свинца(в).Анализ показывает, что наблюдается уменьшение первых интервалов между импульсамипри увеличении количества импульсов в группе от М=2 до М=5 с 314 мкс до 98 мкс. Длякратности М>5, распределение первых интервалов между импульсами не смещается на болеекороткие интервалы, это говорит, о том, что существует некий минимальный интервал междуимпульсами группы нейтронов для данного детектора. Это отражает тот факт, что нейтроны,рожденные одной энергичной частицей в теле детектора, некоторое время «блуждают» в нем,прежде чем попадут в счетчик и будут зарегистрированы.
Время «блуждания» частицы всчетчике определяется его конструкцией и энергией частицы.Некоторая доля частиц выйдет за пределы детектора и не будет обнаружена.Совершенно иной ход интервалов между импульсами имеют группы импульсов, наблюдаемыев событии 19.07.2013 и 22.07.2013. Длительность первых интервалов составляет 10-40 мкс, чтосущественно короче по сравнению с группами M=2-7. Можно предположить, что, вероятно,наблюдаемые группы есть следствие попадания в вещество детектора нескольких энергичныхчастиц в крайне малый промежуток времени, не характерный для «фоновой» кратностигенерации.
Сделан вывод, что такое нетипичное распределение интервалов между импульсамидля событий 19.07.2013 и 22.07.2013 свидетельствует о том, что наблюдаемые группыимпульсов в детекторе во время грозы имеют не случайный характер и не являются«фоновыми».Рисунок 12. Распределение интервала времени между импульсами в группе, взависимости от кратности генерации нейтронов (М=2,3,4,5,6,7), в отсутствие грозы и во времясобытий 19.07.2014 и 22.07.2014.В заключении сформулированы основные результаты, полученные в ходе работы наддиссертацией.1.Рассмотрены особенности пространственных распределений положительныхгрозовых разрядов на Северо Востоке Азии полученные, с помощью однопунктовогогрозопеленгатора-дальномера ИКФИА СО РАН, который охватывает своими наблюдениямивсю территорию Якутии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
