Диссертация (1149454)
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 АЗИИСпециальность 25.00.29 – физика атмосферы и гидросферыДиссертация на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукНаучный руководитель:кандидат физико-математических наукМуллаяров Виктор АрслановичЯкутск – 20162СОДЕРЖАНИЕВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………………..…. 41.
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ,СОСТАВЛЯЮЩИХ ГЛОБАЛЬНУЮЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ЦЕПЬ…………………….….. 91.1.Атмосферное электрическое поле. Глобальная электрическая цепь………..………..... 91.2.Физика грозы. Исследование гроз на Северо-Востоке Сибири...………..…....
161.3.Вариации вторичной компоненты космических лучей в электрических поляхгрозовой атмосферы………………………………………………………………..……...… 301.4.Генерация нейтронов в грозовой атмосфере………………….………...………...... 371.5.Выводы…………………………………………………...………………………...…. 382.
АППАРАТУРА И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ…………………………...…….……. 402.1.Однопунктовый грозопеленгатор-дальномер……………………………..……….. 402.1.1. Методика определения координат молниевых разрядов…………………...…...… 442.2.Аппаратура для измерения атмосферного электрического поля……..……...…… 472.2.1 Методика калибровки электростатических флюксметров……………………….... 542.3.Комплекс приборов Якутского спектрографа космических лучейим.
А.И.Кузьмина ……………………………………………………………………………. 552.3.1Нейтронный монитор 24-NM-64………………………………...………………..... 552.3.2 Мюонный телескоп……………………...………………………………………...…. 582.3.3 Экспериментальный стенд для регистрации нейтронов, генерированных в грозовойатмосфере………………..……………………………………………………….………..…. 612.4.Измерение метеорологических характеристик атмосферы…………..………….... 652.5.Выводы…………………...…………………………………………………………....
673. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОЛЯ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫХ ГРОЗОВЫХ РАЗРЯДОВ И СНЧСИГНАЛЫ, СВЯЗЫВАЕМЫЕ С ТРОПОСФЕРНЫМИ И МЕЗОСФЕРНЫМИ РАЗРЯДАМИ,ПО НАБЛЮДЕНИЯМ НА СЕВЕРО-ВОСТОКЕ АЗИИ……………...……...………..….. 693.1.Характеристики положительных грозовых разрядов облако-земля на северо-востокеАзии……………………………………………………………………….………….. 693.2.Характеристики низкочастотных электромагнитных сигналов, связываемых сразрядами в ионосферу…………………………………………………………….… 733.3.Узкополосные низкочастотные колебания, связанные с грозовой активность….. 843.4.Выводы……………………………...………………………………………………… 8934.
ИССЛЕДОВАНИЯ ВАРИАЦИЙ АТМОСФЕРНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ НАСЕВЕРО-ВОСТОКЕ АЗИИ В 2009-2013 гг ……………………………………………...... 914.1.Вариации электрического поля в условиях «хорошей» погоды………….…..…... 924.1.1. Суточные вариации напряженности атмосферного электрического поля……….. 924.1.2. Сезонные и годовые вариации напряженности атмосферного электрического поля вЯкутии………………………………………...…………………………………...…4.2.97Вариации электрического поля в нарушенную погоду……………...……...……. 1004.2.1. Вариации напряженности атмосферного электрического поля во время дождей иснегопадов……………………………..…………………….……………………… 1004.2.2.Вариации напряженности атмосферного электрического поля во время прохождениязаряженных облаков и ближних гроз………………………...…………………… 1034.2.3. Вариации атмосферного электрического поля во время ледяного тумана…...… 1274.2.4.
Напряженность атмосферного электрического поля во время метелей…...……. 1344.3.Широтный ход напряженности атмосферного электрического поля по результатамэкспедиционных измерений………………………………………..……………… 1374.4.Выводы………………………………………...……………..……………………… 1425. ПРОЯВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ ГРОЗОВОЙ АТМОСФЕРЫ В ВАРИАЦИЯХКОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ……………………………………………...………………….. 1445.1Вариации вторичной компоненты космических лучей в электрических полях грозовойатмосферы………………………………………………………...……………...… 1455.1.1.
Вариации нейтронной и мюонной компоненты космических лучей в сильныхэлектрических полях грозовой атмосферы……………………..……………...…. 1455.2.Экспериментальное наблюдение увеличения скорости счета нейтронного монитора вовремя ударов молний………………………………………..……………….…...… 1495.3.Регистрация нейтронов с микросекундным разрешением во время молниевыхразрядов……………………………..………………………………………….…… 1585.4.Обсуждение результатов…………………………...……….……………………… 1635.5.Выводы……………………………………………...…………………….………… 173ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………...……………………...……… 175СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………..……………………… 1784ВВЕДЕНИЕАктуальностьтемыисследованияопределяетсятемобстоятельством,чтоэкспериментальное и теоретическое изучение грозовых электромагнитных полей в атмосферепозволяет приблизиться к пониманию физических механизмов лежащих в основе глобальнойэлектрической цепи.
По современным представлениям, глобальная электрическая цепьохватывает 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 атмосферепредсказывалась 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 время5регистрируют современные наземные детекторы космических лучей на уровне моря и навысокогорных научных станциях, а так же на космических аппаратах.
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.Научная новизна работы заключается в том, что впервые, используя инструментальныенаблюдения грозовых разрядов и измерения грозовых электрических полей, выявленыособенности пространственного распределения плотности положительных грозовых разрядовна территории Якутии, обнаружен новый тип сверхнизкочастотных электромагнитныхсигналов, связанных с грозовой активностью, исследованы суточные и сезонные ходанапряженностиэлектрическогополя,выявленывариацииинтенсивностинейтронов,регистрируемых нейтронным монитором на уровне моря, в моменты ближних грозовыхразрядов.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-земных6связей: 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 основных грозовыхочагов на юго-западе Якутии можно выделить северо-восточный и восточный очаги, в которыхпериодически наблюдается не типичное устойчивое доминирование положительных разрядовнад отрицательными.2.По результатам наблюдений в северо-восточном и восточном очагах впервыеобнаружены квазипериодические СНЧ-сигналы резонансного характера, тесно связанные сгрозовой активностью.3.По измерениям атмосферного электрического поля в 2009-2013 гг.
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}
