• Українська
  • English
  • Русский
ISSN 1028-821X (Online)
ISSN 2415-3400 (Print)

ШУМАНОВСКИЙ РЕЗОНАНС ДЛЯ ПРОФИЛЯ ПРОВОДИМОСТИ АТМОСФЕРЫ С ОДНИМ ИЗГИБОМ

Галюк, ЮП, Николаенко, АП, Хайакава, М
Organization: 

Санкт-Петербургский государственный университет
35, Университетский просп., Санкт-Петербург, Петергоф, 198504, Россия
E-mail: galyuck@paloma.spbu.ru

Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины
12, ул. Ак. Проскуры, Харьков, 64085, Украина
E-mail: sasha@ire.kharkov.ua

Институт Хайакавы, Компания сейсмического электромагнетизма,
Инкубационный центр 508 Университета электросвязи
1-5-1 Чофугаока, Чофу, Токио, 182-8585, Япония
E-mail: hayakawa@hi-seismo-em.jp

https://doi.org/10.15407/rej2015.03.022
Язык: русский
Аннотация: 

Исследование связи параметров глобального электромагнитного (шумановского) резонанса с характеристиками вертикального профиля проводимости атмосферы остается актуальной задачей. В работе используется строгое решение электро-динамической задачи в сферической полости Земля–ионосфера по методу полного поля и сопоставляются его результаты с эвристи-ческой моделью колена с одним изгибом, описанной в литературе. По параметрам этой модели был построен вертикальный профиль проводимости атмосферы, что позволило получить строгое решение для постоянной распространения СНЧ-радиоволн и найти энергетические спектры вертикального электрического и горизонтального магнитного полей при равномерном распределении мировых гроз по планете. Показано, что профиль проводимости, отвечающий модели колена с одним изгибом, не выдерживает проверки с помощью строгого решения задачи по методу полного поля и последующего вычисления энергетических спектров шумановского резонанса.

Ключевые слова: метод полного поля, модель колена, проводимость атмосферы, шумановский резонанс

Статья поступила  01.07.2015 г.
PACS     93.85.Pq, 94.20.ws, 94.20.Cf
УДК 537.87:550.380.2
Radiofiz. elektron. 2015, 20(3): 22-29
Полный текст (PDF)
 

References: 
  1. Блиох П. В. Глобальные электромагнитные резонансы в полости Земля-ионосфера / П. В. Блиох, А. П. Николаенко, Ю. Ф. Филиппов. - К.: Наук. думка, 1977. - 199 с. 
  2. Гюннинен Э. М. Поле вертикального электрического диполя над сферической землей с неоднородной по высоте ионосферой / Э. М. Гюннинен, Ю. П. Галюк // Проблемы дифракции и распространения радиоволн. – Вып. 11. – Л.: ЛГУ, 1972. – С. 109–120.
  3. О pезонaнсных явлениях в полости Земля–ионосфеpa / П. В. Блиох, Ю. П. Гaлюк, Э. М. Гюннинен и др. // Изв. вузов. Paдиофизикa. – 1977. – 20, № 4. – С. 501–509.
  4. Галюк Ю. П. Определение характеристик распространения СДВ-полей в волноводе Земля–неоднородная по Проблемы дифракции и распространения радиоволн. – Вып. 16. – Л.: ЛГУ, 1978. – С. 148–153.
  5. Галюк Ю. П. Модель колена: сравнение точного и эвристического решения задачи о шумановском резонансе / Ю. П. Гaлюк, А. П. Николаенко, М. Хайакава // Радиофизика и электрон. – 2015. – 6(20), № 2. – С. 40–46.
  6. Nickolaenko A. P. Resonances in the Earth-ionosphere cavity / A. P. Nickolaenko, M. Hayakawa. – Dordrecht-Boston-L.: Kluwer Academic Publ., 2002. – 380 p.
  7. Nickolaenko A. Schumann resonance for tyros (Essentials of Global Electromagnetic Resonance in the Earth–Ionosphere Cavity) / A. Nickolaenko, M. Hayakawa. – Tokyo-Heidelberg-N. Y.-Dordrecht-L.: Springer, 2014. – Ser. XI. Springer Geophysics. – 348 p.
  8. Ishaq M. Method of obtaining radiowave propagation parameters for the Earth–ionosphere duct at ELF / M. Ishaq, D.Ll. Jones // Electronic Lett. – 1977. – 13, N 2. – Р. 254–255.
  9. Q-bursts: A comparison of experimental and computed ELF waveforms / A. P. Nickolaenko, M. Hayakawa, T. Ogawa, M. Komatsu // Radio Sci. – 2008. – 43, Iss. 4. – P. RS4014 (9 p.).
  10. Greifinger C. Approximate method for determining ELF eigenvalues in the Earth-ionopshere waveguide / C. Grei-finger, P. Greifinger // Radio Sci. - 1978. - 13, N 5. - P. 831-837.
  11. Николаенко А. П. О возможности существования глобальных электромагнитных pезонaнсов на планетах Солнечной системы / А.П. Николаенко, Л.М. Paбинович // Космические исслед. – 1982. – 20, № 1. – . 82–89.
  12. Николаенко А.П. О применимости свеpхнизко-чaстотных глобальных pезонaнсов для исследования грозовой активности Венеры / А.П.Николаенко. Л.М.Paбинович // Космические исслед. – 1987. – 25 № 2. – . 301–306.
  13. Sentman D. D. Approximate Schumann resonance parameters for a two-scale-height ionosphere / D. D. Sentman // J. Atmos. Terr. Phys. – 1990. – 52, N 1. – P. 35–46.
  14. Sentman D. D. Schumann Resonances // Handbook of Atmo-spheric Electrodynamics: in 2 vol., Vol. 1 / D. D. Sentman. – L.-Tokyo: CRC Press, Boca Raton, 1995. – P. 267−298.
  15. Füllekrug M. Dispersion relation for spherical electromagnetic resonances in the atmosphere / M. Füllekrug // Phys. Lett. A. – 2000. – 275, Iss. 1–2. – P. 80–89.
  16. Джонс Д. Расчет электромагнитного резонанса полости Земля-ионосфера по методу полного поля и с помощью упрощенной модели / Д. Джонс, М. Кнотт // Радиофизика и электрон.: сб. науч. тр. / Ин-т радиофизики и электрон. НАН Украины. – Х., 2003. – 8, № 1. – С. 55–66.
  17. Mushtak V. C. Propagation parameters for uniform models of the Earth-ionosphere waveguide / V. C. Mushtak, E. Williams // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. – 2002. – 64, N 6. – Р. 1989–2001.
  18. Greifinger P. S. On modeling the lower characteristic ELF altitude from aeronomical data / P. S. Greifinger, V. C. Mushtak, E. R. Williams // Radio Sci. – 2007. – 42, Iss. 2. – RS2S12 (12 р.).
  19. Pechony O. Schumann resonance parameters calculated with a partially uniform knee model on Earth, Venus, Mars, and Titan / O. Pechony, C. Price // Radio Sci. – 2004. – 39, Iss. 5. – RS5007 (10 р.).
  20. Yang H. Three-dimensional finite-difference time domain modeling of the Earth-ionosphere cavity resonances / H. Yang, V. P. Pasko // Geophys. Res. Lett. – 2005. – 32, Iss. 3. – L03114 (4 p.).
  21. A numerical simulation of Earth’s electromagnetic cavity with the Transmission Line Matrix method: Schumann resonances / J. A. Morente, G. J. Molina-Cuberos, J. A. Port et al. // J. Geophys. Res. – 2003. – 108, Iss. A5. – P. SIA 17-1–17-11.
  22. Parallel 3D-TLM algorithm for simulation of the Earth-ionosphere cavity / S. Toledo-Redondo, A. Salinas, J. A. Morente-Molinera et al. // J. Computational Phys. – 2013. – 236, N 3. – P. 367–379.
  23. Diurnal and seasonal variations in the Schumann resonance parameters observed at Chinese observatories / H. Zhou, H. Yu, B. Cao, X. Qiao // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. – 2013. – 98, N 1. – P. 86–96.
  24. Cole R. K. Electrification in the Earth’s atmosphere from altitudes between 0 and 100 kilometers / R. K. Cole, E. T. Pierce // J. Geophys. Res. - 1965. - 70, N 11. - P. 2735-2749.
  25. Makino M. Response of atmospheric electric field and air-earth current to variations of conductivity profiles / M. Makino, T. Ogawa // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. – 1984. – 46, N 5. – P. 431–435.
  26. Ogawa T. Fair Weather Field Electricity / T. Ogawa // J. Geophys. Res. - 1985. - 90, N 4D. - P. 5951–5961
  27. New model simulations of the global atmospheric electric circuit driven by thunderstorms and electrified shower clouds: The roles of lightning and sprites / M. J. Rycroft, A. Odzimek, N. F. Arnold et al. // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. – 2007. – 69, Iss. 17–18. – P. 2485–2509.
  28. Recent advances in global electric circuit coupling between the space environment and the troposphere / M. J. Rycroft, K. A. Nicoll, K. L. Aplin, R. G. Harrison // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. – 2012. – 90–91. – Р. 198–211.