Диссертация (1149487), страница 3
Текст из файла (страница 3)
V. 15. N. 3. P. 595–603.в других реферируемых журналах5.Карпов М.И. Формирование мезомасштабного электрического поля в ионосфере впериоды подготовки землетрясений // Труды Кольского научного центра. 2015. № 6.С. 87–92.6.Namgaladze А.А., Zolotov O.V., Karpov M.I., Romanovskaya Yu.V. Manifestations of theearthquake preparations in the ionosphere total electron content variations // NaturalScience. 2012. V. 4. N. 11.
P. 848–855. doi:10.4236/ns.2012.411113.в материалах и трудах научных конференций7.Namgaladze A.A., Karpov M.I. On the nature of the seismogenic electric current // Physicsof Auroral Phenomena. Proceedings of the XXXVII Annual Seminar. PGI RAS. – Apatity.2014.8.Karpov M.I., Namgaladze A.A. Dynamics of the charged and neutral components of theupper atmosphere during earthquake preparation // European Geosciences Union GeneralAssembly 2014 – Viena, Austria. 2014.9.Namgaladze A.A., Karpov M.I. On the ionosphere electric field generation by theseismogenic electric currents // 2014 31th URSI General Assembly and ScientificSymposium,URSIGASS201410 –Beijung,China.2014.doi:10.1109/URSIGASS.2014.6929822.10. Namgaladze A.A., Karpov M.I.
Numerical modeling of the ionosphere and thermospheredisturbances induced by seismogenic electric currents // 2014 31th URSI General AssemblyandScientificSymposium,URSIGASS2014–Beijung,China.2014.doi:10.1109/URSIGASS.2014.6929780.11. Namgaladze A.A., Karpov M.I., Zolotov O.V. Comparison of the Ionosphere Total ElectronContent Disturbances by Seismogenic and Magnetospheric Currents // 40th COSPARScientic Assembly – Moscow. 2014. Abstract C1.3-0027-14.12. Namgaladze, A. A.
On the conductivity and external electric currents in the global electriccircuit // Proceedings of IV International conference Atmosphere, Ionosphere, Safety. –Kaliningrad. 2014. P. 10–12.13. Namgaladze A.A., Karpov M.I., Zolotov O.V. Seismo-ionosphere Coupling: Current Statusof the Problem // Problems of Geocosmos.
Pproceedings of the 10th InternationalConference. – St. Petersburg. 2014. P. 123-127.14. Karpov M.I., Namgaladze A.A. Modeling of the TEC disturbances generated byseismogenic electric currents for different seasons // Physics of Auroral Phenomena.Proceedings of the XXXVI Annual Seminar. PGI RAS – Apatity. 2013. P. 47.15. Namgaladze A.A., Karpov M.I., Zolotov O.V. A Comparative analysis of the modelcalculated and GPS-observed TEC variations before the Haiti, 2010 and Japan, 2011earthquakes // Geophysical Research Abstracts. 2013.
V.15. 10th European GeosciencesUnion General Assembly – Vienna, Austria. 2013. EGU2013-8870-1, 2013.16. Карпов М.И. Возмущения термосферы под действием сейсмогенных токов //Высокоширотные геофизические исследования. Труды конференции. ПГИ КНЦ РАН–Мурманск. 2013. С. 35–37.17. Namgaladze A.A., Karpov M.I, Zolotov O.V. Ionosphere TEC disturbances before strongearthquakes: observations, physics, modeling // AGU’s 46th Annual Fall Meeting – SanFrancisco, USA. 2013.18.
Намгаладзе А.А., Карпов М.И. Вариации полного электронного содержанияионосферыкакиндикаторподготовкиземлетрясений//Радиофизическиеисследования ионосферы. Сборник тезисов докладов I Украинской конференции.Харьковский национальный университет м. В.Н. Каразина – Харьков, Украина. 2013.С.
24-27.19. Karpov M.I., Zolotov O.V., Namgaladze A.A. Modeling of the TEC Response on DifferentVertical Electric Currents between the Earth and Ionosphere // Atmosphere. Ionosphere.11 Safety. 2012. Book of Abstracts. –Kaliningrad. 2012. P.71–72.20. КарповМ.И.Численноемоделированиезависимостиполногоэлектронногосодержания ионосферы от электрических токов между Землей и ионосферой передсильными землетрясениями // Высокоширотные геофизические исследования. Трудыконференции. ПГИ КНЦ РАН – Мурманск.
2012. C. 82–84.21. Karpov M.I., Namgaladze A.A., Zolotov O.V. The three-dimensional structure of theionospheric electron density disturbances created by the vertical electric currents flowingbetween the earth and the ionosphere // Problems of Geocosmos.
Proceedings of the 9thInternational Conference – St. Petersburg. 2012. P. 93–98.Структура и объем диссертацииДиссертационная работа состоит из введения, 5 глав и заключения. Работасодержит 116 страниц текста и 39 рисунков. Список цитируемой литературы включает232 наименования.12 Глава 1. Мезомасштабные возмущения глобальной электрической цепиВ настоящей главе дается обзор представлений о глобальной электрической цепи(ГЭЦ) и описаны основные данные наблюдений мезомасштабных (от нескольких сот до1000-3000 км по горизонтали) возмущений ГЭЦ и связанных с ними ионосферныхвозмущений. Наиболее яркими проявлениями являются возмущения квазистационарногоэлектрического поля, наблюдаемые спутниками в ионосфере над областями подготовкиземлетрясений, и создаваемые ими возмущения электронной концентрации и полногоэлектронного содержания ионосферы.
Рассмотрены физические механизмы воздействиясейсмогенного электрического поля на ионосферную плазму.1.1. Глобальная электрическая цепьГлобальнаяэлектрическаяцепьпредставляетсобойзамкнутуюсистемуэлектрических токов, текущих в ионосфере, Земле и между ними (рис. 1.1). Общий ток вцепи составляет порядка 1–2 кА. Считается, что электродвижущей силой в цепи являютсяпроцессы образования грозовых и дождевых облаков (Wilson, 1920), в результате которыхионосфера заряжается положительно относительно Земли с разностью потенциалов около250 кВ между ними (Rycroft et al., 2000; Singh et al., 2007).
Благодаря наличию ионов,образованных вследствие ионизации воздуха галактическими космическими лучами иестественной радиоактивности у поверхности Земли, система замыкается электрическимтоком, текущим через слабо проводящую атмосферу в областях с сухим воздухом. Этотэлектрический ток проводимости, получивший название тока хорошей погоды инаправленный от ионосферы к Земле, стремится “снять” разность потенциалов междуними и его плотность составляет порядка 2–3 пА/м2 (Rycroft and Harrison, 2012).В отличие от электрического тока хорошей погоды, создаваемого под действиемфонового электрического поля между ионосферой и Землей и определяемогоэлектрической проводимостью атмосферы (в первую очередь проводимостью приземногослоя воздуха), электрический ток, связанный с грозовой активностью, обусловленразделением и переносом тяжелых отрицательных и легких положительных зарядовнеэлектрическими силами: силами тяжести и градиентами давления.
В связи с сильнойизменчивостью местных атмосферных условий (концентраций различных примесей иаэрозолей, влажности и температуры воздуха) ток зарядки электрической цепи такжеподвержен значительным изменениям, что, соответственно, приводит к локальнымвариациям разности потенциалов между ионосферой и Землей и возмущениям13 электрического поля в ионосфере.Наряду с грозовыми тропосферными генераторами существенный вклад враспределение полей и токов глобальной электрической цепи дают ионосферные имагнитосферные источники.
Горизонтальные движения нейтрального газа увлекаютионосферную плазму в E- и F1-областях через геомагнитное поле, генерируя динамоэлектрическоеполе,котороесоздаётгоризонтальныеэлектрическиетокиисоответствующие вариации геомагнитного поля. Электрические поля в магнитосферевозникают в результате взаимодействия солнечного ветра с магнитосферой и передаютсявниз в ионосферу вдоль идеально проводящих силовых линий геомагнитного поля.В периоды высокой солнечной и магнитной активности электрические поля и токиподвержены существенным изменениям. Напряженность электрического поля колеблетсяв средних широтах от нескольких единиц до десятков мВ/м, в высоких широтах достигаетсотни и более мВ/м, а электрические токи десятков тысяч ампер.
Наличие интенсивныхтоков способствует развитию различного рода токовых неустойчивостей и связанных сними колебаний ионосферной плазмы, регистрируемых в различных диапазонах частот(Брюнелли и Намгаладзе, 1988).Рис. 1.1. Схема глобальной электрической цепи.Стрелками обозначено направление электрических токов (Roble and Tzur, 1986).14 Ионосферным и магнитосферным источникам изменений электрического поля,проявляющимся в глобальном масштабе, посвящено множество исследований в рамкахмониторинга космической погоды. В последнее время, с развитием спутниковыхтехнологий и вычислительной техники, исследователи все большее внимание уделяют т.н.мезомасштабным возмущениям глобальной электрической цепи, с горизонтальнымимасштабами от нескольких сотен до 2000-3000 километров.
Одними из таких явленийявляются возмущения, связанные с сейсмической и вулканической активностью. Приэтом, как это было впервые выявлено на примере землетрясения на Аляске в 1964 г.,ионосфера откликается не только в моменты подземных толчков, но и в периоды,предшествующие им (Davies and Baker, 1964; Leonard and Barnes, 1965). Существованиесвязей в системе литосфера-атмосфера-ионосфера не вызывает сомнений в научномсообществе, однако отсутствие понимания природы этой связи препятствует успешномупрогнозу землетрясений и, тем самым, снижению их катастрофических последствий дляжизни людей и объектов инфраструктуры.1.2. Возмущения электрического поля в ионосфереВпервые возмущения квазистационарного электрического поля ионосферы,связанные с процессами подготовки землетрясений, были выявлены в работе (Chmyrev etal., 1989). В 15-минутный интервал до землетрясения в Египте 21.01.1982 г.
спутникомIntercosmos Bulgaria 1300 были зарегистрированы изменения вертикальной компонентыэлектрического поля на 7-8 мВ/м над областью эпицентра и в магнитосопряженной точке.В работах (Gousheva et al., 2005, 2006, 2008, 2009) были проанализированы данныеизмерений спутника за дни, предшествующие более чем 100 сейсмических событий наразличных широтах при спокойных геомагнитных условиях. Для анализа отбиралисьтраектории полета на дистанции не менее 250 км от эпицентра, не пересекавшие линиютерминатора.
Была выявлена устойчивая связь процессов подготовки землетрясений иизмененийнапряженностигоризонтальнойивертикальныхкомпонентквазистационарного электрического поля в ионосфере на 5-10 мВ/м относительнофоновых значений в дневное и в ночное время, время жизни которых достигало 15 дней, аразмеры возмущенных областей достигали от нескольких сотен до тысячи километров.Существенный вклад в изучение мезомасштабных возмущений электрическогополя в ионосфере внесла спутниковая программа DEMETER (Detection of Electro-MagneticEmissions Transmitted from Earthquake Regions), специально запущенная для изученияионосферных возмущений, связанных с сейсмической и вулканической активностью, а15 также с антропогенным воздействием на ионосферу Земли. Бортовая аппаратура спутникавключает инструменты для измерения электрического поля (в диапазоне частот отпостоянного до 3,5 МГц), магнитного поля (10 Гц – 17 кГц), а также концентрации итемпературы электронов и ионов (H+, He+, O+, NO+) на высоте орбиты 710 км (в 2006 годуопущена до 660 км; Cussac et al.
2006; Parrot, 2006a, b).В работах (Zhang et al., 2012a, 2012b, 2014) были обработаны данные измеренийDEMETER электрического поля для 17 экваториальных землетрясений в Индонезии (М ≥7) и 12 среднеширотных землетрясений на территории Китая. Рассматривались области врадиусе 2000 км от эпицентров и только в ночное время во избежание регистрациивлияния Солнца. Для каждой из групп землетрясений рассматривались данные в течение 9дней до и 1 день после землетрясения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
