Важнейшие научные достижения

по проблеме "Распространение радиоволн", рекомендуемые в отчет о деятельности

Российской Академии наук в 2004 году

 

1. Первый опыт регистрации взаимосвязанных возмущений земной поверхности, атмосферы и ионосферы Земли.

Сообщается о результатах оригинальных экспериментов, выполненных геофизическим лазерным интерферометром-деформографом и ионосферным профилометром на основе спутниковой системы GPS. Зарегистрированы динамические процессы с характерными пространственно-временными масштабами 10²-10³ км и 10²-10³ с соответственно. Изучается связь обнаруженных явлений с сейсмической активностью Земли и техногенными воздействиями на геосферу.

Авторы: Дубров М.Н. (ФИРЭ РАН), Смирнов В.М. (ФИРЭ РАН).

Аннотация

Многолетние исследования движений земной поверхности, проводимые в ИРЭ РАН с помощью длиннобазовых лазерных интерферометров-деформографов, показывают наличие детерминированной связи между атмосферными и литосферными процессами в широкой полосе частот. Динамические возмущения, наблюдаемые преимущественно в безветренную погоду, носят квазиволновой характер с периодами колебаний от единиц минут до нескольких часов и суток. Такие деформационно-барические процессы контрастно отличаются от хаотических микродеформаций земной поверхности и микропульсаций атмосферного давления, связанных с ухудшением метеорологической обстановки, а их регистрация возможна только с применением высокоточных инструментальных методов. Существующие физические модели, описывающие рассматриваемые атмосферно-литосферные взаимодействия остаются до сих пор весьма дискуссионными. Наше предположение состояло в том, что наблюдаемые волновые явления не локальны, т.е. характерны не только для земной поверхности и нижних слоев атмосферы, но охватывают также и прилегающие геосферы, в том числе и ионосферу Земли. Взаимосвязь факторов, участвующих в рассматриваемых процессах, установлена в результате сравнительного анализа экспериментально-расчетных данных двух типов.

1. Исследовались деформационно-барические вариации, зарегистрированные лазерным деформографом протяженностью 100 м на лучеводном полигоне ИРЭ РАН во Фрязино.

2. Рассчитывались пространственно-временные дрейфы электронной концентрации в слое F2 ионосферы Земли, полученные методом радиопросвечивания по данным станций GPS (расстояние до деформографа 10²-10⁴ км).

 Корреляция волнообразных деформационно-барических колебаний в диапазоне частот 1-10 миллигерц и вариаций электронной концентрации в ионосфере выявлена, в частности, в периоды возрастания сейсмической активности Земли: во время землетрясений в Греции (23.09.01, 37,73 N, 21,04 E, М=4 - самого близкого сейсмического события), в Японии и на Алтае (25.09.03, Хоккайдо, Ms=8,4 и 27.09.03, Казахстан-Синьцзян, Ms=7,3 - самых мощных из наблюдавшихся нами землетрясений). Связь регистрируемых процессов с сейсмической активностью Земли в настоящее время не является окончательно доказанной. Однако сам факт обнаружения динамического взаимодействия литосферы, атмосферы и ионосферы Земли можно считать установленным. Представляется важным также исследование возможной реакции контролируемых геосфер на воздействия техногенного происхождения, в том числе, использование разрабатываемых методов при выполнении геоэкологического мониторинга.

 

 2. Экспериментально обнаружено, что радиоизлучение молниевого разряда в KB диапазоне начинается с короткого биполярного импульса с длительностью первого пика порядка 100 наносекунд.

Авторы: Гуревич А.В. (ФИ РАН),

  Зыбин К.П. (ФИ РАН),

  Караштин А.Н. (НИРФИ),

  Шлюгаев Ю.В. (НИРФИ)

Аннотация

С помощью специально разработанной установки, позволяющей регистрировать волновую форму радиоизлучения в диапазоне частот 0.1-30 МГц и определять направление на его источник методом разнесенного приема, проведено исследование коротковолнового радиоизлучения молниевых разрядов. Измерения проводились на стенде СУРА Научно-исследовательского радиофизического института. Использовался запуск регистрации по превышению амплитудой принимаемого сигнала заданного порогового значения. Наличие молнии определялось по специальному датчику, работающему в длинноволновом диапазоне, а иногда и визуально. Длительность записи составляла от 0.1 до 1 секунды с предысторией (записью из кольцевого буфера до прихода запускающего сигнала) от 80 до 500 мс. В нескольких грозах было зарегистрировано порядка тысячи молниевых разрядов, причем более чем в 80 % случаев фиксировалась начальная стадия развития излучения разряда. В результате анализа полученных данных было установлено, что:

• коротковолновое радиоизлучение молнии представляет собой последовательность коротких импульсов (с длительностью от менее 100 наносекунд, до нескольких микросекунд). Уровень фона между молниями не отличается от уровня фона в спокойных условиях (при данной чувствительности). Обычно он остается тем же и между импульсами, по крайней мере, на начальной стадии развития молнии. Каждая молния начинается с серии очень коротких (менее 100 наносекунд) биполярных импульсов. Промежутки между импульсами составляют от нескольких десятков до сотен микросекунд. До начала серии не регистрируется никакого радиоизлучения, отличного от фонового, в течение, по крайней мере, 500 мс. Положительная и отрицательная полярность начальных импульсов встречается примерно в равной пропорции к различных молниях, однако остается постоянной в данной молнии;
   

• форма, ширина и амплитуда первого радиоимпульса молнии согласуется с предсказываемыми теорией RB-EAS (совместное действие эффект пробоя на убегающих электронах и широкого атмосферного ливня) для энергии первичной частицы порядка 1016 эВ.

 

Председатель
Научного совета по комплексной проблеме
"Распространение радиоволн"
д.т.н., профессор Н.А.Арманд