Диссертация (1149454), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Большойразброс значений величины поля наблюдался на широте около 72º N.139Рисунок 4.39. Секундные вариации напряженности электрического поля по дням.Стрелками указана широта местности.Рисунок 4.40. Средние за 5 минут значения напряженности электрического поля взависимости от географической широты местности.140Значения электрического поля от широты по наблюдениям за часовой интервал в ночныечасы во время стоянки судна показаны на рисунке 4.41. Аналогично данным непрерывныхизмерений наблюдается уменьшение напряженности электрического поля с широтой.Напряженность поля имеет достаточно резкий спад средней величины 66-71 В/м до величины53-57 В/м на широтах 70º -72º N.
Аппроксимирующая линия имеет наклон с коэффициентом а =-0,891, что с учетом погрешности (+/-0,171) хорошо совпадает с аппроксимирующей линией дляграфика, построенного по пятиминутным данным непрерывных измерений (рисунок 4.40).В процессе движения судно делало ежедневные ночные остановки, причаливая к берегу.Это дало возможность получить записи поля в одно и то же время в условиях минимальныхпомех (связанных с движением судна) в точках на разных широтах. Статистическиехарактеристики поля за 1 час наблюдений на разных широтах представлены в таблице 4.10.Таблица.
4.10 Статистические характеристики электрического поля по наблюдениям за 1 час вночные часы во время стоянки судна.Дата20.09.2010 21.09.2010 22.09.2010 23.09.2010 24.09.2010 25.09.2010ВремянаблюденийГеографическиекоординатыВысота надуровнем моря, мКоличествозначенийСреднеезначение, В/мСредний квадратСтандартноеотклонениеМедианаМодаМаксимальноезначение, В/мМинимальноезначение, В/м14:0015:00UTN62.663406E129.87683187.76809714:1015:10UTN64.572731E125.87528242.20098114:1015:10UTN67.385223E123.15347322.31564514:0015:00UTN69.735939E125.08651022.60431714:0015:00UTN70.844727E127.5978162.86508814:0015:00UTN71.752281E128.8781280.51259536003600360036003600360066,809870,008069,524167,027753,481157,885766,82251,299170,01821,198869,56152,282167,03350,879553,50361,552657,94262,569666,684466,518070,930069,978470,936775,654869,259770,148177,970667,021167,427071,040553,458953,718558,070657,964159,348368,458562,106066,218662,325663,813549,366350,2381Пунктирными линиями на рисунке 4.41 показаны максимальные и минимальныезначения поля в период наблюдений.Для интервалов наблюдений, указанных в таблице 4.10, построены спектры мощностиэлектрического поля (рисунок 4.42).
Наблюдается небольшое возрастание низкочастотнойкомпоненты поля с увеличением географической широты, излом в спектре смещается с 0,06 Гцна более высокие частоты 0,1-0,2 Гц. Следует отметить, что наблюдаемый пик на частоте 0,2 Гц(период 5 секунд) связан с механическими биениями вращающейся шторки флюксметра.141Рисунок 4.41. Значения электрического поля от широты по наблюдениям за часовой интервал вночные часы во время стоянки судна. Пунктирными линиями показаны максимальные иминимальные значения напряженности поля в период наблюдений.Рисунок 4.42. Спектры мощности электрического поля, для интервалов наблюдений,указанных в таблице 4.10.1424.4 ВыводыПо наблюдениям атмосферного электрического поля в г.
Якутске, показано, что суточныйход имеет характер двойной волны с двумя максимумами и двумя минимумами для весенних,летних и осенних месяцев. Для зимних месяцев ход представляет собой простую полуволну содним максимумом и одним минимумом.Сезонный ход напряженности поля имеет максимумы в весенние и осенние месяцы иминимумы, которые приходятся на летние и зимние месяцы.Годовые вариации напряженности поля в «хорошую» погоду за период наблюдений 20092013гг. повторяются из года в год, минимумы и максимумы практически не смещаются помесяцам.
Интересной особенностью является наличие тренда к уменьшению амплитудысезонных вариаций напряженности поля и общих значений величины напряженности поля.При прохождении над пунктом наблюдения грозовых (и в некоторых случаях дождевых)облаков у поверхности земли наблюдаются сильные вариации напряженности электрическогополя в течение 1-5 часов.По наблюдениям, эти вариации поля можно разделить на пять основных типов взависимости от электрической структуры грозового облака:1 тип – в верхней части облака положительный заряд в нижней отрицательный.
Облако сположительной 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 отрицательныйимеющий 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;Всего за время наблюдений с 2009 по 2013 гг.
зарегистрировано 66 ближних гроз. В одиндень с грозой наблюдалось от 1 до 3-х гроз. Число дней с грозой суммарно составляет 54.Количество гроз в год составляет 13,2. Количество дней с грозой 10,8 в год.При сравнении с более ранними данными инструментальных наблюдений, годовое числогроз в Якутске с 1931 года находится практически на одном уровне - 12,1 (1931-1950 гг.) и 10,8(2009-2013 гг.) дней соответственно.143Анализ распределение гроз по месяцам показывает, что грозы наблюдаются с мая посентябрь и распределены довольно неравномерно. Минимум грозовой активности приходитсяна май (две грозы) и сентябрь (одна гроза, 01.09.2013), максимум наблюдается в июне (32грозы).
В июле и августе наблюдается резкий спад (20 и 10 гроз соответственно).Распределение числа часов с грозами по времени суток представляет собой двойнуюволну с максимумами в 5-8 и 16-20 часов местного времени и минимумами в 2-4 и 10-14 часовместного времени.По результатам измерений атмосферного электрического поля установлено, что числочасов в год с зимними туманами в г.
Якутске за 2009-2013 гг. в среднем составляет 741 час вгод. Число дней с туманом за тот же период в среднем 50 в год. В г. Якутске с 90-х годов понастоящее время число дней с туманом и количество часов с туманом держится примерно наодном уровне. Tемпература воздуха. при которой появляется зимний туман возросла с –42°С (в1990 г.) до – 32°С (2009-2013 гг.).Появление ледяного тумана проявляется в вариациях электрического поля. Во времятуманов флуктуации поля возрастают, а спектр вариаций напряженности электрического полястановится более пологим.По наблюдениям электрического поля в Тикси в зимний период установлено, что приинтенсивных метелях напряжённость электрического поля может резко менять знак сположительного на отрицательный, достигая-90 кВ/м.
Разрядов во время метелей незарегистрировано.Поэкспериментальнымданнымвеличиныатмосферногоэлектрическогополя,полученным во время экспедиционных наблюдений на пассажирском судне «МеханикКулибин» по маршруту Якутск-Тикси-Якутск в 2011 г. показано, что с увеличениемгеографической широты местности от 62º N до 72º N величина поля убывает.144ГЛАВА 5.
ПРОЯВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ ГРОЗОВОЙАТМОСФЕРЫ В ВАРИАЦИЯХ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙВ данной главе приводятся экспериментальные результаты регистрациинейтронной и мюонной компоненты космических лучей на уровне моря (105 м) иэлектрического поля во время ближних гроз. Под ближними грозами понимаются грозы,наблюдаемые в радиусе до 10-15 км от пункта наблюдения.Для изучения вариаций космических лучей (КЛ) во время гроз нами были использованысинхронизированные измерения комплекса приборов (http://www.ikfia.ysn.ru) с различнымвременным разрешением, установленных на Якутском спектрографе космических лучей им.А.И.
Кузьмина ИКФИА СО РАН (г. Якутск):1.1-минутные, исправленные на давление, данные спектрографа космическихлучей, состоящего из стандартного нейтронного монитора 24-NM-64 и четырех мюонныхтелескопов, установленных на уровнях 0, 7, 20 и 40 м водного эквивалента (м в.э.) и способныхизмерять интенсивность частиц, приходящих из 5 направлений - вертикали, под углами 30° и60° с севера и юга. Для регистрации частиц в нейтронном мониторе используютсягазоразрядные счетчики СНМ-15, а в мюонных телескопах – СГМ-14;2.1-секундные данные регистрации напряженности атмосферного электрическогополя электростатическим флюксметром разработки ИКФИА СО РАН с диапазоном измерений±50 кB/м и с инструментальной погрешностью 1 B/м.
Флюксметр установлен на зданииспектрографа космических лучей на высоте 4 м от уровня земли;3.10-микросекундные данные с трех стандартных нейтронных счетчиков СНМ-15 ивертикальной штыревой антенны, установленной рядом с счетчиками и регистрирующейэлектромагнитные сигналы ближних молний. Первый счетчик был помещен в свинец иполиэтиленовый рефлектор (идентично счетчикам стандартного монитора 24-NM-64).
Второйсчетчик не имел свинцового окружения. Третий счетчик является контрольным, без рабочегогаза.4.0.5-секундные данные ферромагнитного магнитометра типа FGE производстваDanish Meteorological Institute с динамической областью измерений ±3200 нТ и точностью 0.1нТ, расположенного на расстоянии 4 км к юго-западу от спектрографа космических лучей.5.Кроме того, во время нескольких гроз 2011-2013 гг. производилась скоростная(300 кадров в секунду) видеозапись молниевых разрядов с помощью цифровой камеры CasioEX-F1, что позволило определить тип, время и место удара молний.Более подробно комплекс приборов спектрографа космических лучей описан в главе 2.1455.1. Вариации вторичной компоненты космических лучей в электрических поляхгрозовой атмосферыДля выявления возможного влияния электрических полей грозовой атмосферы наинтенсивность вторичной компоненты космических лучей (КЛ) [56, 237, 297] проведеносравнение данных вариаций напряженности атмосферного электрического поля с даннымистандартного нейтронного монитора 24-NM-64 и мюонного телескопа Якутского спектрографакосмических лучей (КЛ) им.
А.И. Кузьмина, во время прохождения электрически заряженныхоблаков над станцией за грозовой сезон 2009 г. (май – август).В диссертационной работе используются 1-минутные данные монитора и мюонныхтелескопов, регистрирующих частицы, приходящие только с вертикального направления. Запериод с 1 мая по 31 августа 2009 г. было зарегистрировано 25 случаев прохождения либогрозового фронта, либо фронта мощных кучевых облаков. Напряженность электрического полядля выбранных случаев существенно изменялась на величину более +/-5 кВ/м.
При этом в семислучаях величина напряженности поля имела преимущественно одну полярность +5 кВ/м иболее либо -5 кВ/м и более. Продолжительность изменения поля около 9 часов. И в одномслучае напряженность электрического поля составляла +20 кВ/м длительностью около 1 часа.Эти 8 событий и анализируются далее.5.1.1. Вариации нейтронной и мюонной компоненты космических лучей в сильныхэлектрических полях грозовой атмосферы.Нарисунке5.1показанособытие11.07.2009cувеличениемнапряженностиэлектрического поля до +20 кВ/м около 08:00 UT.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
