Диссертация (1149454), страница 25
Текст из файла (страница 25)
На графике (а) показан электромагнитный сигнал отближней молнии. Из него видно, что полная длительность молниевого разряда (включаяповторные разряды) составляет, примерно, 875 мс. Время между регистрацией частиц всчетчике и молниевым разрядом находится в интервале 822 мс - 1694 мс. Время междурегистрацией частиц в счетчике и наиболее сильным электромагнитным сигналом составляет1016 мс. Хорошо видно, что в счетчике в свинце амплитуда помех от молниевого разрядасущественно меньше по сравнению со счетчиком без свинца, это объясняется тем, чтозаземленная свинцовая оболочка выполняет функцию хорошего электростатического экрана иявляется дополнительной защитой от электромагнитных помех возникающих во время ближнихмолний.
Полученные времена задержки группы частиц от электромагнитных сигналов для двухслучаев (1016 мс и 615 мс) не согласуются с результатом, полученным в [184], где интервалвремени задержки был в диапазоне 10 мкс-100 мс. Это можно объяснить тем фактом, что в161эксперименте [184] временные интервалы вычислялись от триггерного импульса, которыйзапускал нейтронный счетчик, а нейтроны могли генерироваться последующими разрядами.Рисунок 5.17. Временная область события в нейтронах во время грозы 19.07.2013.
Стрелкойотмечен момент регистрации группы частиц в счетчике в свинце (б). Кружками обозначенывершины импульсов от частиц в счетчиках (б), (в).Поскольку известно [33, 357], что молниевый разряд в большинстве случаев состоит изнескольких повторных разрядов, то возникает неопределенность, какому из них принадлежитзарегистрированная группа частиц.Следует признать, что сомнения, высказанные в [245] относительно влиянияэлектромагнитных помех на регистрацию нейтронов имеют, отчасти, реальные основания иданное обстоятельство необходимо обязательно учитывать в экспериментах по поискунейтронов от молний.Как показал проведенный анализ результатов синхронной регистрации, в 2013-2014 гг.,во время некоторых ближних разрядов молний наблюдались сильные наведенные помехи на трисчетчика одновременно, которые могут быть ошибочно приняты как сигналы от нейтронов.Пример такой помехи во время грозы 10.08.2014 показан на рисунке 5.18.
Полная длительностьмолнии составила примерно 18 мс. Отмечено 4 повторных разряда (начиная с десятоймиллисекунды на рисунке 5.18 (а)) Из графика видно, что на всех трех каналах (б), (в), (г)(включая контрольный, нерабочий счетчик (г)) наблюдаются 14 импульсов наведенной помехи,162совпадающие по времени с импульсами электромагнитного сигнала молнии (а). Сигналы всчетчиках можно уверенно отнести к помехам как минимум по трем признакам: во-первых появление импульсов в канале с нерабочим счетчиком, во-вторых – наличие импульсов,имеющих положительную полярность, в-третьих – импульсы синхронно наблюдаются в трехсчетчиках (даже если рассматривать только рабочие счетчики, вероятность таких совпаденийкрайне мала). Подобные наведенные (ложные) импульсы могут быть ошибочно определены каксигналы нейтронов от молний, в случае, если в экспериментах по поиску таких нейтроновиспользуется стандартный усилитель-формировательРисунок 5.18.
Электромагнитная помеха от молнии в каналах счетчиков во время: грозы10.08.2014г.: электромагнитный сигнал молнии (а); счетчик в свинце (б); счетчик без свинца (в);контрольный, нерабочий счетчик без газа (г).сигналов нейтронного монитора, срабатывающий по пороговому уровню без дискриминациисигнала по его форме.
Следует добавить, что в данных нейтронного монитора 24-NM-64описанное событие не проявилось. Вероятно, это связано с тем, что усилители формирователинейтронного монитора 24-NM-64 конструктивно установлены непосредственно на счетчиках иимеют весьма короткие соединительные кабели между счетчиком и усилителем в отличие отполутораметровых (хотя и хорошо экранированных) кабельных линий от счетчиков до АЦП наэкспериментальном стенде.Еще одной особенностью усилителя-формирователя сигналов стандартного нейтронногомонитора является наличие «мертвого» времени около одной миллисекунды после появления всчетчике импульса.
Подобное схемотехническое решение обусловлено, прежде всего,алгоритмом регистрации импульсов от всех 24 счетчиков нейтронного монитора и является, по163большому счету, неизбежным. Кроме того, подобное решение практически не влияет нарегистрацию нейтронов космических лучей, так как средний интервал между импульсами (дляединичного счетчика) составляет 110-125 мс (8-9 имп/с), что много больше «мертвого» времени.Важным следствием из этой особенности является то, что стандартный нейтронный монитор неспособен регистрировать большие потоки частиц в короткий (менее 100 мкс) временнойпромежуток. Этим возможно и объясняется отрицательный результат в экспериментах порегистрации нейтронов во время гроз в сообщениях [237, 297].5.4 Обсуждение результатовАнализ экспериментальных данных показал, что возрастание темпа счета в нейтронноммониторе 24-NM-64 во время ближних гроз тесно связано с молниевыми разрядами вокрестности нейтронного монитора. В некоторых, особенно ярких, событиях темп счета внейтронном мониторе 24-NM-64 возрастал на 10-21% (1280-2688 нейтронов в минуту) надфоновым уровнем.
Такое возрастание можно объяснить, если предположить, что нейтроныродились в молнии. Как было указано в разделе 5.2, все всплески в скорости счета нейтронногомонитора наблюдались во время ближних гроз, в которых грозовое облако имело определенныйтип распределения зарядов (в верхней части положительный заряд, в нижней - отрицательный скомпактным положительным зарядом в основании облака). Обнаружено, что не все ближниегрозы такого типа имели отклик в нейтронной компоненте - из 32 гроз отклик былзарегистрирован только в 15-ти. В первом приближении не удалось найти существенныхотличий между грозами, которые вызвали вариации в скорости счета нейтронного монитора, оттех, что не оказали влияния.
Анализируемые грозы имели сравнимую по величине амплитудунапряженности электрического поля, частоту разрядов, длительность. Зависимость амплитудывсплесков в скорости счета нейтронного монитора от расстояния до молнии в некоторых случаяне наблюдалась. Это хорошо демонстрирует событие, зарегистрированное во время грозы 14июля 2012 г. (рисунок 5.19). По записи акустического сигнала (грома) и электромагнитногосигнала молнии были вычислены расстояния от нейтронного монитора до нескольких молний.На рисунке 5.19 показаны электромагнитные и акустические сигналы (совмещены на одномграфике) двух молний (б), (в) и скорость счета стандартного нейтронного монитора (а). Перваямолния (б) ударила на расстоянии 2,9 км от нейтронного монитора и вызвала существенноевозрастание скорости счета.
Вторая молния (в), несмотря на то, что ударила всего в 300 метрахот нейтронного монитора, никакого эффекта в скорости счета монитора (а) не вызвала.Эти факты указывают на то, что, возможно, существует какой-то дополнительныйфактор, от которого зависит либо генерация нейтронов в момент молниевого разряда, либо164вероятность регистрации рожденных нейтронов (если предположить, что нейтроны рождаютсяв каждом молниевом разряде облако-земля).Рисунок 5.19.
Сигналы от двух молний и скорость счета нейтронов в событии 14.07.2012 г.Расстояние от первой молнии (б) до нейтронного монитора - 2,9 км. Расстояние от второймолнии (в) до нейтронного монитора - 0,3 км. На графике скорости счета нейтронногомонитора (а) стрелками отмечены моменты времени, в которые регистрировались молнии.Также не исключена комбинация этих двух факторов.
Во втором случае, такимфактором, возможно, является рельеф местности, как показано в нашей работе [203], гдепредполагается, что генерация нейтронов происходит в области удара молнии в землю. В этомслучае нейтронный монитор будет регистрировать не все нейтроны, а только те, которыераспространяются из области генерации в точке удара молнии по кратчайшему расстоянию донейтронного монитора и не встречают на своем пути препятствий, обусловленных рельефомместности, либо различного рода сооружений, домов и т.д.
Такая возможность реализуется,если вблизи нейтронного монитора существуют естественные возвышения рельефа местности(холмы, горы и т.д.), в которые ударяют молнии.Подобная естественная возвышенность рельефа местности существует вблизи Якутскогоспектрографа космических лучей (где находится нейтронный монитор). Это речная терраса,165высотой 100-110 метров, окаймляющая пойменную долину реки Лена с юго-западной,западной, северо-западной стороны. Нейтронный монитор располагается в долине.Минимальное расстояние от нейтронного монитора до террасы составляет 5 км.Представляет интерес тот факт, что все три молнии в событии 11.06.2011 (рисунок 5.9),которые вызвали всплески в скорости счета нейтронного монитора, попадали в верхнюю частьтеррасы, либо в её склон. Таким образом, точки удара молнии были выше уровня расположениянейтронного монитора и попадали в зону, если можно так выразится, «прямой видимости»монитора.В пользу вышеизложенного предположения говорит тот факт, что удары несколькихмолний за краем террасы (линия, соединяющая точку удара и нейтронный монитор, в данномслучае пересекает поверхность земли) не вызывали каких либо изменений в скорости счетанейтронного монитора.
На рисунке 5.20 показана схема точек ударов молний в событии11.06.2011, до которых удалось определить расстояние, а так же районы ударов молний,расстояние до которых не определено (известен только азимут), но установлено что онинаходились за краем террасы. На рисунке 5.21 схематично показан разрез рельефа местности вокрестности Якутского спектрографа космических лучей и возможное распространениенейтронов от молнии в событии 11.06.2011.Необходимо отметить, что процессы, происходящие в области удара молнии, каквыясняется, изучены еще не достаточно хорошо.Об этом свидетельствуют представленныесовсем недавно в работе [31] экспериментальные результаты китайских исследователей. Кромехорошо известных эффектов нагрева и испарения вещества, образования фульгуритов ифульгамитов в области удара молнии, зафиксированы сложные процессы, в которых участвуютразличные химические элементы почвы, а так же образуются светящиеся области, идентичные,по мнению авторов, шаровой молнии. Возможно, понимание этих процессов позволитустановить механизм, отвечающий за появление нейтронов во время ударов молний.Чтобы выяснить, могут ли наблюдаемые группы импульсов в нейтронных счетчикахобъяснятся процессами, непосредственно связанными с молниевыми разрядами, и не являютсяслучайным совпадением, необходимо иметь статистическую информацию.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
