Диссертация (1149454), страница 13
Текст из файла (страница 13)
На стенде проводилась синхронная запись сигналов с нейтронных счетчиков и сантенны с разрешением 10 микросекунд. Основным отличием нашего экспериментальногостенда от других установок для регистрации нейтронов во время молниевых разрядов являетсято, что сигналы оцифровывались с помощью АЦП непосредственно со счетчиков СНМ-15 безусилителей и формирователей. Такое решение позволило наблюдать импульсы от единичныхчастиц в счетчике и сигналы электромагнитных помех, наводимых от ближних молний накабели и элементы схемы счетчика.Для измерения основных метеорологических параметров атмосферы в пунктахнаблюдения в Тикси и на Якутском спектрографе космических лучей использованавтоматический ультразвуковой метеокомплекс АМК-03 производства ИМКЭС СО РАН.69ГЛАВА 3. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОЛЯ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫХ ГРОЗОВЫХРАЗРЯДОВ И СНЧ СИГНАЛЫ, СВЯЗЫВАЕМЫЕ С ТРОПОСФЕРНЫМИ ИМЕЗОСФЕРНЫМИ РАЗРЯДАМИ, ПО НАБЛЮДЕНИЯМ НА СЕВЕРО-ВОСТОКЕ АЗИИГрозовые разряды, переносящие из облака к земной поверхности положительные заряды,в последние годы привлекают внимание в связи с тем, что вслед за ними часто происходятгрозовые разряды в мезосферу (ионосферу), проявляющиеся в красном и синем свечении набольших высотах («спрайты», «джеты», «эльфы» и т.д.) [69].
Таким образом, положительныеразряды играют важную роль в глобальной электрической цепи. Так как грозовая активностьзависит от географических особенностей местности, то и распределение положительныхгрозовых разрядов должно отражать соответствующие особенности региона наблюдений.В данной главе рассмотрены пространственные распределения положительных (иотрицательных) разрядов на востоке Сибири (в Якутии), полученные, в основном, с помощьюразработанного в ИКФИА СО РАН однопунктового грозопеленгатора-дальномера, которыйохватываетсвоиминаблюдениямивсютерриториюЯкутии(областьстатистическиобеспеченных наблюдений представляет собой круг с радиусом ~1200 км) [277]. Основныерезультаты получены по данным 5-летних (с 2003 по 2007 год) наблюдений гроз в летниемесяцы [317].3.1 Характеристики положительных грозовых разрядов облако-земля на Северо-ВостокеАзииНа рисунке 3.1 показаны пространственные распределения положительных грозовыхразрядов в Якутии, зарегистрированных в июле (максимальная активность гроз) 2003 и 2005 гг.Для наглядности на рисунке 3.1 приведена только часть зарегистрированных разрядов.
Хорошовидно, что от года к году картина может существенно меняться: если в июле 2003 г.преобладала активность в восточных относительно Якутска областях, то в 2005 г. наибольшеечисло разрядов зарегистрировано в южном и западном направлении от Якутска.Анализпространственногораспределениягрозовыхразрядовпоказывает,чтоположительные разряды отражают в целом общую картину грозовой активности на территорииЯкутии. Две области повышенной частоты наблюдения положительных разрядов в июле 2005 г.(рисунок 3.1 б), соответствующие основным очагам отрицательных разрядов [277, 280],располагаются на юге и западе от г.
Якутск, однако по интенсивности в рассматриваемыйпериод они преобладали только в 2005 г. Наряду с ними постоянно присутствуют и два других70очага: северо-восточный (был наиболее интенсивен в 2003, 2004, 2006 гг.) и восточный(преобладал над остальными в 2003 и 2007 гг.)На рисунке 3.2 а, б представлены пространственные распределения интенсивностиположительных разрядов (число разрядов за 1 час, наблюдаемых на площади 1 км²) для июня иавгуста 2005 г. Для сравнения на нижних панелях рисунка 3.2 представлены соответствующиераспределения для отрицательных разрядов. Положительные разряды в течение летнего сезонаимеют разные пространственные распределения, в то время, как отрицательные разряды вбольшей степени сохраняют картину распределения.
В августе наиболее высокоширотнаягрозовая активность (и отрицательные, и положительные разряды) затухает и остаются югозападные очаги.Рисунок 3.1. Пространственные распределения положительных грозовых разрядов,зарегистрированных в июле (максимальная активность гроз) 2003 и 2005 гг.А вот в начале сезона – в июне 2005 г., положительные разряды наблюдались практически повсей, в том числе и высокоширотных областях Якутии. Хорошо выражен и восточный очаг,отсутствующий в отрицательных разрядах. В другие годы, в отличие от 2005 г., в августе71распределенияположительныхразрядовсущественноотличаютсяотраспределенийотрицательных разрядов. Таким образом, в начале и конце сезона в распределенияхположительныхразрядовраспределенияхотрицательныхПодтверждениеммогутвыделяютсяочаги,разрядов,служитьотсутствующиелибонормированныевявляющиесяраспределения,соответствующихвторостепенными.представляющиепространственные распределения величины отношения числа положительных разрядов к числуотрицательных в каждой анализируемой ячейке (80 км на 10º).
Отметим, что нормированныераспределения отражают изменения качественного состава разрядов, т. е. увеличениеотношения в той или иной области связано не с усилением грозовой активности, а указывает наобласть, где существенную роль имеют положительные разряды.На рисунке 3.3а-в представлены такие распределения для 2003 г. Если в июле – месяценаибольшей грозовой активности, доля положительных разрядов приблизительна одна и та жепо всей территории Якутии, то в июне (рисунок 3.3 б) наиболее ярко выделяется восточныйочаг положительных разрядов, а в августе – северные сектора (рисунок 3.1г).Рисунок 3.2. Пространственное распределение положительных грозовых разрядов (а,б) иотрицательных разрядов (в,г) в июне (слева) и в августе (справа) 2005 г.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 и72окончанию сезона (июнь и август). Таким образом, на востоке Сибири выделяютсявысокоширотные ( > 60º) области с аномально высокой долей положительных разрядов.Рисунок 3.3. Нормированные пространственные распределения отношения числаположительных грозовых разрядов к числу отрицательных разрядов для сезона 2005 г. (июнь а, июль - б, август - в).73Такое распределение очагов положительных разрядов и тем более доминированиевосточного и северо-восточного очагов в некоторые годы, вообще говоря, не соответствуютизвестной зависимости общей грозовой активности от широты местности и высоты надуровнем моря.
И если северо-восточный очаг положительных разрядов в какой-то степенисоответствует общей зависимости (хотя он и высокогорный, основная его часть располагаетсямежду Верхоянским хребтом и хребтом Черского), то восточный очаг в этом отношениипредставляет особый случай. Его расположение, в отличие от остальных очагов, существеннопопадает на наиболее высокогорную область - хребет Сунтар-Хаята. По-видимому, причинуэтого можно связать с близостью Охотского моря и с проникновением в последние годывосточных циклонов на восток Сибири [153].3.2 Характеристики низкочастотных электромагнитных сигналов, связываемых сразрядами в ионосферуКрасное излучение на высоте 40-90 км над землей (спрайт), наблюдающееся спустя отнескольких до десятков миллисекунд после наземного разряда молнии, является оптическимпроявлением электрического разряда, происходящего в пространстве между облаком инижними слоями ионосферы.
Помимо спрайтов оптические явления высотных разрядов,именуемые быстрыми люминесцентными событиями (Transient Luminous Events, TLE),представлены синими джетами, а также эльфами, гало и др. Эти разряды классифицированы повысоте появления, возможных цветов свечений, формы, длительности и т.д. Их изучениепредставляет интерес, так как такие высотные разряды должны играть большую роль вглобальной электрической цепи и участвовать в перераспределении химического состававерхней атмосферы.Из всех разновидностей TLE наиболее изученным на данный момент является спрайт.Существует несколько теоретических соображений относительно появления высотныхразрядов. В настоящее время наиболее согласованной с наблюдениями и условиямивозникновения молний, и в частном случае спрайтов, гипотезой является теория пробоя наубегающих электронах – явление лавинообразного размножения в среде быстрых электронов[259].
Эта модель смогла объяснить необычные условия появления разрядов при недостаточнойнапряженности электрического поля, большой разности высот. Появление пробоя требуетналичия затравочных частиц высоких энергий, которыми в природных условиях могут являтьсявторичные электроны космических лучей. Считается, что высотные разряды возникают послеположительного разряда «облако-земля».
Теория пробоя на убегающих электронах даетобъяснение и для этой особенности. В квазистационарном состоянии поле на высоте74возникновения спрайта практически отсутствует, но после положительного разряда на Землю(положительные молнии переносят заряд до 100 Кл) баланс нарушается. Таким образом, можетвозникнуть необходимое для пробоя поле. При этом оно направлено от ионосферы к Земле,вследствие этого происходит ускорение электронов по направлению к ионосфере. В начале 20века было выдвинуто предположение об ускорении электронов до релятивистских энергий вполе грозового облака [218].Экспериментальноеподтверждениегенерациирелятивистскихчастиц иквантоввысокочастотного излучения в атмосфере, коррелирующих с грозовой активностью, сталовозможно только недавно.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
