Диссертация (1149454), страница 2
Текст из файла (страница 2)
с помощьюэлектростатических флюксметров на сети пунктов в Якутии впервые установлено, чтосуточный ход электрического поля имеет характер двойной волны, за исключением зимнихмесяцев, когда суточный ход представляет собой простую полуволну.
Годовые вариациинапряженностиполяимеюттрендкуменьшениюамплитудысезонныхвариацийнапряженности поля и общих значений величины поля;4.По результатам регистрации нейтронной компоненты космических лучей на уровнеморя (105 м) и напряженности электрического поля во время ближних гроз впервыеустановлено, что кратковременные всплески интенсивности нейтронов в атмосфере,регистрируются во время гроз, имеющих следующий тип электрической структуры облака:положительный заряд в верхней части и отрицательный заряд в нижней части облака скомпактным положительным зарядом 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 напряженностиатмосферного электрического поля по маршруту Якутск-Тикси-Якутск. Автором разработан,сконструирован и запущен в эксплуатацию электростатический флюксметр для полевых7исследований. Автором создан экспериментальный стенд для исследования с микросекунднымразрешением всплесков нейтронов в атмосфере в моменты молниевых разрядов.Достоверность результатов диссертации определяется использованием физическиобоснованных методов экспериментальных измерений, анализом экспериментальных данных снеобходимойстатистическойобеспеченностью.Основныерезультатыподтверждаютсярезультатами наблюдений других исследователей.Апробация работыОсновные результаты и выводы, вошедшие в диссертацию, обсуждались на семинареИКФИА СО РАН, ИСЗФ СО РАН и докладывались на следующих научных конференциях:Международная Байкальская школа по фундаментальной физике (БШФФ) (Иркутск, 2006,2008, 2013 гг.), Лаврентьевские чтения (Якутск, 2008-2014 гг.), Всероссийская конференция«Космические лучи и гелиосфера» (Якутск, 2012), 16-я международная конференция молодыхученых «Состав атмосферы.
Атмосферное электричество. Климатические эффекты» (САТЭП)(Звенигород, 2012), XXI Международный симпозиум «Оптика атмосферы и океана. Физикаатмосферы» (Новосибирск, 2014).Отдельные аспекты работы, положенные в основу диссертации, прошли экспертизу ибыли поддержаны грантами РФФИ № 08-02-00348-а, № 09-05-98540-р_восток_а, № 12-0598528-р_восток_а, 12-07-98507-р_восток_а, №12-02-00174-а, 14-05-31056 мол_а, ФПЦ НОЦ г.к.02.740.11.0248, программами президиума РАН № 10, №16, РНП 2555 и гранта Президента РФдля поддержки ведущей научной школы № НШ-1741.2012, грант главы Республики Саха(Якутия) за 2016 год.ПубликацииОсновные результаты диссертации опубликованы в 35 работах, из них 9 – в рецензируемыхжурналах из перечня ВАК.Структура и объем диссертацииДиссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и списка литературы.
Работаизложена на 203 страницах, включает в себя 114 рисунков, 21 таблицу, 331 библиографическуюссылку.8Содержание работыВо введении ообоснована актуальность темы диссертации, научная новизна, научная ипрактическая значимость, основные результаты, выносимые на защиту.В первой главе дан краткий обзор краткий обзор материалов, посвященныхисследованию основных элементов составляющих Глобальную Электрическую Цепь (ГЭЦ):атмосферное электрическое поле, грозовая активность, а также их роль в наблюдаемыхэффектах вторичной компоненты космических лучей (КЛ) на уровне моря. Также рассмотреныосновные результаты исследований грозовой активности на Востоке Сибири, включаятерриторию Якутии, по данным наземных наблюдений.
Отмечен ряд нерешенных вопросов,касающихся теории атмосферного электричества и генерации проникающих излучений вгрозовой атмосфере.Во второй главе описаны аппаратура и методика исследований, используемые приизмерениях. Приведены основные технические характеристики приборов, использованных вэкспедиционных и стационарных условиях для измерения напряженности атмосферногоэлектрического поля, пространственного распределения грозовых разрядов, а также детекторовмюонов и нейтронов вторичного космического излучения. Дано описание электростатическогофлюксметра, разработанного и сконструированного в ИКФИА СО РАН.В третьей главе рассмотрены пространственные распределения положительных (иотрицательных) разрядов на востоке Сибири (в Якутии), полученные, с помощьюразработанного в ИКФИА СО РАН однопунктового грозопеленгатора-дальномера, которыйохватывает своими наблюдениями всю территорию Якутии.В четвертой главе приведены результаты наблюдения атмосферного электрического поля насети пунктов в Якутии при помощи электростатических флюксметров.
Исследованы вариациинапряженности атмосферного электрического поля в условиях «хорошей» погоды, а также вовремя дождей, снегопадов, метелей и гроз.В пятой главе приводятся экспериментальные результаты регистрации нейтронной имюонной компоненты космических лучей на уровне моря (105 м) и напряженностиэлектрического поля во время ближних гроз.В заключении приведены основные результаты.9ГЛАВА 1.
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ОСНОВНЫХЭЛЕМЕНТОВ, СОСТАВЛЯЮЩИХ ГЛОБАЛЬНУЮ ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ЦЕПЬВ данной главе приводится краткий обзор материалов, посвященных исследованиюосновных элементов, составляющих Глобальную Электрическую Цепь (ГЭЦ): атмосферноеэлектрическое поле, грозовая активность, а также их роли в наблюдаемых эффектах вторичнойкомпоненты космических лучей (КЛ) на уровне моря. Также рассмотрены основные результатыисследования грозовой активности на Востоке Сибири, включая территорию Якутии, поданным наземных наблюдений.1.1.
Атмосферное электрическое поле. Глобальная электрическая цепьВпервые идея о том, что молния имеет электрическую природу, была высказана, повидимому, Уоллом в 1710 г. [209]. Позже, Грей (1735 г.) [75] и Винклер (1746 г.) [220] пришли каналогичному выводу. Начиная с 1750 года Франклин [64,65] проводил эксперименты пополучению искры и накоплению электрических зарядов атмосферного электричества во времягрозы.
Независимо от Франклина аналогичные эксперименты проводили Далибар [44] и ДеРомас [46]. При проведении подобных экспериментов в 1753 г. в своей лаборатории погибРихман. В 1752 г. Лемонье [119], впервые обнаружил существование атмосферногоэлектрического поля в отсутствие ближних гроз. Применяя современную терминологию, можносказать, что он открыл электрическое поле «хорошей» погоды.
Первый, кто применилэлектрометр для измерения атмосферного электричества в 1752 г., был Рихман [355]. Первуютеорию о причинах появления атмосферного электричества и грозы на основании рядаэкспериментовсоздалЛомоносов[313].Согласноегопредставлениям,появлениеэлектрических зарядов в облаках происходит по причине «трения мерзлых паров о воздух», приэтом «мерзлыми парами» Ломоносов называл лед. Ломоносов особо подчеркивал, чтообразование сильных электрических полей и разделение зарядов в грозовых облакахпроисходит исключительно при мощных вертикальных потоках воздуха [346]. Это смелое длятого времени предположение хорошо согласуется с современными представлениями овозникновении и разделении зарядов в грозовых облаках [240].До середины 20 века экспериментальные исследования атмосферного электрическогополя сводились, в основном, к измерениям вблизи поверхности земли.
Эти измерения,10проводившиеся в ряде пунктов иногда на протяжении десятилетий, позволили установить рядхарактерных особенностей поведения атмосферного электрического поля в приземном слое иустановить его связь с другими элементами атмосферного электричества.При исследовании атмосферного электрического поля в условиях «хорошей» погоды, тоесть в отсутствии грозы, осадков, туманов и т.д., было установлено, что обычно электрическоеполе атмосферы имеет такое направление, как если бы земля была заряжена отрицательно, аатмосфера положительно [271]. Среднее значение напряженности поля у поверхности землисоставляет около 120-130 В/м на материках и 80-90 В/м над поверхностью океанов [270].
Крометого, напряженность поля «хорошей погоды» зависит от географической широты (широтныйэффект) [323,345]. В ходе экспедиции на научно-исследовательском судне «Карнеги» (19151921 гг.) было установлено, что напряженность атмосферного электрического поля имеетминимум на экваторе и возрастает к средним широтам [144]. В работе [103] этот эффект былобъяснен тем, что интегральное сопротивление столба воздуха увеличивается на низкихширотах за счет отклонения потока космических лучей магнитным полем Земли от экватора кполюсам, вследствие чего ионизирующее действие космических лучей на атмосферупроявляется в большей степени на средних и высоких широтах по сравнению с экваториальнойобластью.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
