Возмущение электрического поля в D-области ионосферы при повышении эманации радона

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

При эманации радона увеличивается проводимость в приземном слое воздуха, что вызывает изменение электрического поля не только в нижней части атмосферы, но и в ионосфере. Известны предложения об использовании таких ионосферных возмущений в качестве предвестников землетрясений. В работе рассчитаны ионосферные электрические поля в рамках квазистационарной модели атмосферного проводника, включающего ионосферу. Ранее нами было показано, что даже при экстремальной эманации радона возмущения электрического поля в E- и F-областях ионосферы получаются на несколько порядков меньше, чем предполагаемые предвестники землетрясений и чем обычно существующие там поля, создаваемые другими генераторами. В настоящей работе мы акцентируем внимание на D-области. В вертикальной компоненте напряженности электрического поля основным в D-области является вклад поля хорошей погоды. Показано, что в D-области вертикальная компонента электрического поля над районом интенсивной эманации радона может увеличиваться вдвое по сравнению с полем хорошей погоды. Построена детальная пространственная картина возмущений электрических полей и токов в атмосфере и в ионосфере над областью эманации радона.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. В. Денисенко

Институт вычислительного моделирования СО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: denisen@icm.krasn.ru
Россия, Красноярск

Н. В. Бахметьева

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Email: nv_bakhm@nirfi.unn.ru
Россия, Нижний Новгород

Список литературы

  1. Бахметьева Н.В., Бубукина В.Н., Вяхирев В.Д., Калинина Е.Е., Комраков Г.П. Реакция нижней ионосферы на частные солнечные затмения 1 августа 2008 г. и 20 марта 2015 г. по наблюдениям рассеяния радиоволн естественными и искусственными неоднородностями ионосферной плазмы // Изв. вузов. Радиофизика. Т. 59. № 10. С. 873−886. 2016.
  2. Бахметьева Н.В., Вяхирев В.Д., Калинина Е.Е., Комраков Г.П. Нижняя ионосфера Земли во время частных солнечных затмений по наблюдениям вблизи Нижнего Новгорода // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 57. № 1. С. 64−78. 2017. https://doi.org/10.7868/S0016794017010023
  3. Беликович В.В., Бенедиктов Е.А. Исследование сумеречной D-области ионосферы с помощью искусственных периодических неоднородностей // Изв. вузов. Радиофизика. Т. 45. № 6. С. 502−508. 2002.
  4. Беликович В.В., Бенедиктов Е.А., Толмачёва А.В., Бахметьева Н.В. Исследование ионосферы с помощью искусственных периодических неоднородностей. Н. Новгород: Изд-во ИПФ РАН, 156 с. 1999.
  5. Беликович В.В., Вяхирев В.Д., Калинина Е.Е. Исследование ионосферы методом частичных отражений // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 44. № 2. С. 189−194. 2004.
  6. Денисенко В.В., Помозов Е.В. Расчет глобальных электрических полей в земной атмосфере // Вычислительные технологии. Т. 15. № 5. С. 34−50. 2010.
  7. Денисенко В.В., Райкрофт М.Дж., Харрисон Р.Дж. Математическая модель глобального ионосферного электрического поля, создаваемого грозами // Изв. РАН. Сер. физическая. Т. 87. № 1. С. 141−147. 2023. https://doi.org/10.31857/S0367676522700260
  8. Криволуцкий А.А., Вьюшкова Т.Ю., Черепанова Л.А., Куколева А.А., Репнев А.И., Банин М.В. Трехмерная глобальная фотохимическая модель CHARM. Учет вклада солнечной активности // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 55. № 1. С. 64−93. 2015. https://doi.org/10.7868/s0016794015010071
  9. Мареев Е.А. Достижения и перспективы исследований глобальной электрической цепи // УФН. Т. 180. № 5. С. 527–534. 2010. https://doi.org/10.3367/UFNr.0180.201005h.0527
  10. Сурков В.В., Пилипенко В.А., Силина А.С. Могут ли радиоактивные эманации в сейсмоактивном регионе воздействовать на атмосферное электричество и ионосферу? // Физика Земли. № 3. С. 3−11. 2022. https://doi.org/10.31857/5000233372?930097
  11. Фаткуллин М.Н., Зеленова Т.И., Козлов В.К., Легенька А.Д., Соболева Т.Н. Эмпирические модели среднеширотной ионосферы. М.: Наука, 256 с. 1981.
  12. Bilitza D., Altadill D., Truhlik V., Shubin V., Galkin I., Reinisch B., Huang X. International Reference Ionosphere 2016: From ionospheric climate to real-time weather predictions // Space Weather. V. 15. N 2. P. 418–429. 2017. https://doi.org/10.1002/2016SW001593
  13. Denisenko V.V., Biernat H.K., Mezentsev A.V., Shaidurov V.A., Zamay S.S. Modification of conductivity due to acceleration of the ionospheric medium // Ann. Geophys. V. 26. N 8. P. 2111−2130. 2008. https://doi.org/10.5194/angeo-26-2111-2008
  14. Denisenko V.V., Rozanov E.V., Belyuchenko K.V., Bessarab F.S., Golubenko K.S., Klimenko M.V. Simulation of the ionospheric electric field perturbation associated with an increase in radon emanation / Atmosphere, Ionosphere, Safety. Proceedings of VIII International Conference / Eds. O.P.Borchevkina, M.G.Golubkov, I.V.Karpov. Kaliningrad: Algomat, P. 117−121. 2023.
  15. Denisenko V.V., Rycroft M.J. WWLLN data used to model the global ionospheric electric field generated by thunderstorms // Ann. Geophys. − Italy. V. 65. N 5. ID PA536. 2022. https://doi.org/10.4401/ag-8821
  16. Denisenko V.V., Rycroft M.J. Seasonal dependence of the equatorial electrojets generated by thunderstorms // Adv. Space Res. V. 73. N 7. P. 3464−3471. 2023. https://doi.org/10.1016/j.asr.2023.08.017
  17. Denisenko V.V., Rycroft M.J., Harrison R.G. Mathematical simulation of the ionospheric electric field as a part of the global electric circuit // Surv. Geophys. V. 40. N 1. P. 1−35. 2019. https://doi.org/10.1007/s10712-018-9499-6
  18. Denisenko V.V., Zamay S.S. Electric field in the equatorial ionosphere // Planet. Space Sci. V. 40. N 7. P. 941−952. 1992. https://doi.org/10.1016/0032-0633(92)90134-A
  19. Golubenko K., Rozanov E., Mironova I., Karagodin A., Usoskin I. Natural sources of ionization and their impact on atmospheric electricity // Geophys. Res. Let. V. 47. N 12. ID e2020GL088619. 2020. https://doi.org/10.1029/2020GL088619
  20. Harrison R.G., Aplin K.L., Rycroft M.J. Atmospheric electricity coupling between earthquake regions and the ionosphere // J. Atmos. Sol.-Terr. Phy. V. 72. N 5−6. P. 376−381. 2010. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2009.12.004
  21. Hedin A.E. Extension of the MSIS thermospheric model into the middle and lower atmosphere // J. Geophys. Res. – Space. V. 96. N 2. P. 1159−1165. 1991. https://doi.org/10.1029/90JA02125
  22. Klimenko M.V., Klimenko V.V., Zakharenkova I.E., Pulinets S.A., Zhao B., Tsidilina M.N. Formation mechanism of great positive TEC disturbances prior to Wenchuan earthquake on May 12, 2008 // Adv. Space Res. V. 48. N 3. P. 488−499. 2011. https://doi.org/10.1016/j.asr.2011.03.040
  23. Krider E.P., Roble R.G., et al. The Earth’s electrical environment. Washington, DC: The National Academies Press. 279 p. 1986. https://doi.org/10.17226/898
  24. Molchanov O., Hayakawa M. Seismo-electromagnetics and related phenomena: history and latest results. Tokyo: TERRAPUB. 189 p. 2008.
  25. Nesterov S.A., Denisenko V.V. The influence of the magnetic field on the quasistationary electric field penetration from the ground to the ionosphere // J. Phys. Conf. Ser. V. 1715. ID 012020. 2021. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1715/1/012020
  26. Pulinets S., Ouzounov D., Karelin A., Boyarchuk K. Earthquake precursors in the atmosphere and ionosphere. New Concepts. Dordrecht: Springer Nature. 294 p. 2022. https://doi.org/10.1007/978-94-024-2172-9
  27. Siingh D., Singh R.P., Kamra A.K., Gupta P.N., Singh R., Gopalakrishnan V., Singh A.K. Review of electromagnetic coupling between the Earth’s atmosphere and the space environment // J. Atmos. Sol.-Terr. Phy. V. 67. N 6. P. 637–658. 2005. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2004.09.006
  28. Thebault E., Finlay C.C., Beggan C.D., et al. International Geomagnetic Reference Field: the 12th generation // Earth Planets Space. V. 67. N 1. ID 79. 2015. https://doi.org/10.1186/s40623-015-0228-9
  29. Xu T., Hu Y., Wu J., Wu Z., Li C., Xu Z., Suo Y. Anomalous enhancement of electric field derived from ionosonde data before the great Wenchuan earthquake // Adv. Space Res. V. 47. N 6. P. 1001−1005. 2011. https://doi.org/10.1016/j.asr.2010.11.006

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Высотные профили компонент тензора проводимости в полдень весеннего равноденствия над Камчаткой при высокой солнечной активности (индекс F10.7 = 130).

Скачать (124KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Распределение потенциала и линии тока (штриховые линии) в вертикальной полуплоскости y = 0, x > 0 в атмосфере над областью эманации радона. Значения потенциала указаны около основных эквипотенциалей (жирные линии).

Скачать (157KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Вертикальные компоненты плотности тока на двух высотах (штриховые линии) и напряженности электрического поля над землей (сплошная кривая).

Скачать (71KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Вызванное эманацией радона возмущение потенциала δV. Жирные линии – эквипотенциали δV с одинаковым шагом в логарифмической шкале с указанными значениями потенциала. Выше 85 км построены дополнительные эквипотенциали с шагом 0.02 мВ (тонкие линии). Линии тока δj, дополнительного по отношению к току хорошей погоды, показаны штриховыми линиями с интервалом 5 км × 2 пА/м2 на высоте 10 км.

Скачать (269KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Линии тока для δj. Жирные линии − проекции на горизонтальную плоскость линий тока, начинающихся на высоте 50 км. Тонкие линии − сечения трубки тока горизонтальными плоскостями, находящимися на высотах от 70 до 150 км.

Скачать (127KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Высотный ход компонент напряженности электрического поля. Сплошная кривая − возмущение за счет эманации радона δEy ≈ δEx, штриховая линия − возмущение δE||, точки − продольная компонента поля хорошей погоды E0||.

Скачать (75KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024