Диссертация (1149454), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Данный тип разрядов никакого влияния на скорость счета нейтронного мониторане оказал. Несмотря на то, что все молнии ударяли на расстоянии 4,1 км от нейтронногомонитора в телевизионную вышку высотой 240 м (рисунок 5.10), что было на 2 километраближе к нейтронному монитору по сравнению с местом ударов молний во время грозы11.06.2011 г.Похожий результат был получен в работе [63] - в экспериментах по обнаружениюнейтронов от восходящих молний земля-облако, ударяющих в высотные сооружения. Во времярассматриваемой грозы 11.06.2011 г. проводилась скоростная видеозапись (300 кадров в153секунду).
Получено несколько видеозаписей восходящих молниевых разрядов междутелевизионной вышкой и грозовым облаком. Кадры из данных видеозаписей представлены нарисунке 5.10 (в).Рисунок 5.8. Повторяемость различных типов вариаций напряженности электрического поляпри прохождении грозы и повторяемость типов грозовых облаков, вызвавших всплески внейтронной компоненте, за пять лет наблюдений.На рисунке 5.11 показан спутниковый снимок местности и нанесены точки ударовмолний во время двух гроз 11.06.2011 и 12.06.2011, а также расстояния в километрах донейтронного монитора.На рисунке 5.12 показаны: изменение темпа счета нейтронного монитора (a), вариацииатмосферного электрического поля (б) и северной компоненты геомагнитного поля (в) во времягрозы11.06.2011г..ПоданнымметеостанцииаэропортаЯкутск(http://meteocenter.net/UEEE_current.htm), высота нижней границы облачности составила 1250 м.На рисунке 5.12 отчетливо видно, что скачки геомагнитного поля (в) совпадают по времени скратковременными всплесками в скорости счета нейтронов (а) и скачками в электрическомполе (б).
В этой грозе суммарная длительность всплесков нейтронов составляет не более 4 мин,скачков электрического поля ≈ 2 мин, а геомагнитного поля - всего несколько секунд.Изучение зависимости темпа счета нейтронного монитора от напряженности приземногоатмосферногоэлектрическогополявовремямолниевыхразрядовпоказывает,чтократковременные всплески нейтронов в среднем регистрируются при скачках поля на величину154ΔE ≥ 25 кB/м.
Результаты данных исследований приводятся в нашей работе [337]. Рисунок 5.13является примером подобной зависимости, полученной для грозы 26 июня 2010 г.Еще одним интересным эффектом можно считать обнаруженную зависимостьувеличения скорости счета нейтронного монитора во время молниевых разрядов с увеличениемвысоты нижней кромки облачности. Иллюстрация этого эффекта представлена на рисунке 5.14.Анализировались ближние грозы за летний сезон 2012 г., для которых по данным метеостанцииаэропорта (http://meteocenter.net/UEEE_current.htm) была известна высота нижней кромкиоблачности. Всего рассмотрено 6 гроз как имеющих отклик в скорости счета нейтронногомонитора, так и без отклика. Возрастание скорости счета нейтронного монитора достигало35,5% (гроза 08.06.2012) при высоте нижней кромки облачности 1500 м.
В грозах с высотойнижней кромки облачности 1300 м и менее эффекта в скорости счета нейтронного монитора ненаблюдается. Так же отмечается уменьшение амплитуды скачка напряженности электрическогополя с уменьшением высоты нижней кромки облачности.Рисунок 5.9. Случай наблюдения всплесков в скорости счета нейтронного монитора во времягрозы 11.06.2011. Скорость счета нейтронного монитора (а), напряженность электрическогополя (б).
Цифрами отмечены отдельные молнии облако-земля и соответствующие имфотографии (в), по которым определены места ударов молнии в землю. Расстояние отнейтронного монитора до точки удара: 1 - 6,2 км; 2 - 5,8 км.,7,1 км; 3 - 6,2 км.155Рисунок 5.10. Случай наблюдения грозы 12.06.2011, в которой молниевые разряды ударяли,преимущественно, в направлении от земли к облаку (восходящая молния) и не имели отклика вданных нейтронного монитора. Скорость счета нейтронного монитора (а), напряженностьэлектрического поля (б). Цифрами отмечены отдельные молнии земля-облако исоответствующие им кадры из скоростной (300 кадров/с) видеозаписи (в).
Расстояние отнейтронного монитора до точки удара молнии во всех трех случаях 4,1 км.156Рисунок 5.11. Пространственное расположение точек удара молний во время гроз 11.06.2011 и12.06.2011 относительно нейтронного монитора. Для каждой точки удара указано расстояние вкилометрах до нейтронного монитора.Рисунок 5.12.
Вариации 3-х измеренных физических величин в период грозы 11.06.2011 г.Темп счета нейтронного монитора (а); вариации напряженности атмосферного электрическогополя (б); вариации величины северной компоненты геомагнитного поля157Рисунок 5.13. Зависимость темпа счета нейтронного монитора N во время грозы 26.06.2010 г.от величины скачка напряженности приземного атмосферного электрического поля ΔE,обусловленного молниевыми разрядами. Приведены данные измерений и их статистическиепогрешности на уровне 1σ; прямой линей показан уровень темпа счета монитора перед грозой,штриховая линия - аппроксимация измерений по формуле N=(0.002·exp(ΔE·27061.491^1)+13401.372; R2=0.81 - степень соответствия между аппроксимирующей кривой и измерениямРисунок 5.14. Зависимость темпа счета нейтронного монитора от величины скачканапряженности электрического поля во время молниевых разрядов и высоты нижней кромкиоблачности во время гроз 2012 г.1585.3 Регистрация нейтронов с микросекундным разрешением во время молниевыхразрядовВ работе [245] анализируется достоверность сообщений об усилении потока нейтронов ватмосфере в период грозовой активности и обсуждается возможное влияние электромагнитныхпомех от молнии на электронику нейтронного монитора, а так же высказывается сомнение одостоверности регистрации таких всплесков.Для определения влияния электромагнитных помех от молнии на регистрациюнейтронов, в 2013 г.
на базе спектрографа космических лучей ИКФИА СО РАН созданэкспериментальный стенд, состоящий из двух стандартных нейтронных счетчиков СНМ-15 (всвинце и без свинца), и вертикальной штыревой антенны, регистрирующей электромагнитныесигналы ближних молний. На стенде проводится синхронная запись сигналов с двух счетчикови антенны с разрешением 10 микросекунд.
В 2014 г. был добавлен третий стандартный счетчикСНМ-15, у которого отсутствует рабочий газ. Счетчик использовался в качестве контрольного.Схема включения третьего счетчика аналогична схеме включения двух рабочих счетчиков,включаявысокоенапряжение,подаваемоенанего.Основнымотличиемнашегоэкспериментального стенда от других установок для регистрации нейтронов во времямолниевых разрядов [184, 185] является то, что сигналы оцифровывались с помощью АЦПнепосредственно со счетчиков СНМ-15, без усилителей и формирователей.
Такое техническоерешение позволило наблюдать импульсы от единичных частиц в счетчике и сигналыэлектромагнитных помех, наводимых от ближних молний на кабели и элементы схемысчетчика. При этом также решалась задача по определению времени задержки прихода частицпосле молниевого разряда. Подробно, экспериментальный стенд описан в главе 2.Запись сигналов с антенны и счетчиков производилась во время ближних гроз внепрерывном режиме: оцифрованные данные сохранялись на жесткий диск компьютера вреальном времени.
Продолжительность записи составляла от 2-х до 6 часов, в зависимости отпродолжительности грозы. Форма «полезных» сигналов в счетчике от частиц существенноотличается от сигналов помех различного происхождения, что дает возможность надежно ихразличать визуально или с помощью специально созданного программного комплекса.Дискриминация импульсов нейтронов в счетчике от сигналов помех проводилась при ручнойобработке массива данных. Для нахождения в массиве данных групп импульсов применяласьпрограмма.
Установлено, что основное отличие сигнала частицы в счетчике от сигнала помехисостоит в том, что он имеет всегда отрицательную полярность, короткий фронт (10 мкс) и более159длительное время восстановления (40-120 мкс), наличие после импульса характерного «горба»положительной полярности и небольшой амплитуды длительностью 1.0-1.2 мс.В 2013 г. было зарегистрировано 11 ближних гроз (что является минимумом заисследуемый пятилетний период), но ни одна из них не вызвала всплесков в скорости счетанейтронного монитора 24-NM-64.
Однако, можно отметить два интересных события,зарегистрированных экспериментальным стендом и представленных в нашей работе [348]. Ониприведены на рисунке 5.15 и рисунке 5.16. На графике показана синхронная запись сигналов сразрешением 10 мкс в момент молниевого разряда с двух счетчиков: без свинца (а),окруженный свинцом (б), а также запись электромагнитного сигнала молнии, принимаемого навертикальную штыревую антенну (в).Рисунок 5.15.
Случай регистрации группы частиц через 1016 мс после молниевого разряда вовремя грозы 19.07.2013. Показана синхронная запись электромагнитного сигнала (а), сигналовсо счетчиков СНМ-15, с разрешением 10 мкс: счетчик в свинце (б), счетчик без свинца (в).В счетчике помещенном в свинец отмечается 14 импульсов (рисунок 5.15 б) от частицчерез 1016 миллисекунд после наиболее сильного электромагнитного сигнала от молниевогоразряда.
По форме сигнала в счетчике (б) можно предположить, что частицы попали в детекторс минимальным интервалом - происходит наложение сигналов. В этот момент во всех каналахпомех не наблюдается, что хорошо видно на графике сигнала с антенны (а). Следует отметить,что в детекторе без свинца (в), возрастание количества импульсов за исследуемый промежутокне зарегистрировано.160Рисунок 5.16. Случай регистрации группы частиц через 615 мс после молниевого разряда вовремя грозы 22.07.2013.
Приведена синхронная запись электромагнитного сигнала (а), сигналовсо счетчиков СНМ-15, с разрешением 10 мкс: счетчик в свинце (б), счетчик без свинца (в).На рисунке 5.16 показана группа из 22 импульсов от частиц через 615 мс после молниевогоразряда во время грозы 22.07.2013. Аналогично событию 19.07.2013 в счетчике без свинцаимпульсов от частиц не наблюдается.На рисунке 5.17 целиком показана временная область события во время грозы19.07.2013. Стрелкой отмечен момент регистрации импульсов от частиц в счетчике в свинце(б), кружками показаны вершины импульсов от частиц. Следует учесть, что длительностьимпульсов составляет 20-30 мкс, и при секундной развертке они выглядят как вертикальныелинии отрицательной полярности (б), (в).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
