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

Модель локального возмущения нижней ионосферы над очагом землетрясения и его влияние на сигналы глобального электромагнитного резонанса

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

Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины
12,
 ул. Акад. Проскуры, Харьков, 61085, Украина
E-mail: sasha@ire.kharkov.ua

Санкт-Петербургский государственный университет
35, Университетский просп., Санкт-Петербург, Петергоф, 198504, Россия

E-mail: j.galuk@spbu.ru

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

Язык: русский
Аннотация: 

Предмет и цель работы. В настоящей работе моделируются возмущения амплитуд вертикального электрического и горизонтального магнитного полей глобального электромагнитного резонанса за счет локальной сейсмогенной неоднородности ионосферы с одновременным учетом неоднородности день–ночь. Источник и приемник расположены симметрично относительно экватора в точках с координатами 22,5° с. ш. и 22,5° ю. ш. соответственно. Положение трасс распространения фиксировано у утреннего терминатора на его ночной (60° в. д.) или дневной стороне (120° в. д.). Рассмотрены изменения возмущения амплитуд полей при перемещении локальной неоднородности вдоль и поперек трассы распространения.

Методы и методология работы. Для определения параметров распространения сверхнизкочастотных (СНЧ) радиоволн используется метод полного поля, приводящий к решению уравнения Риккати. Спектральные компоненты полей определяются численно с помощью двумерного телеграфного уравнения.

Результаты работы. Получены численные оценки влияния локальной неоднородности ионосферы на амплитуду электрического и магнитного поля на разных частотах в области глобального электромагнитного (шумановского) резонанса при различном положении неоднородности относительно трассы распространения, расположенной на ночной и дневной стороне утреннего терминатора.

Заключение. Показано, что влияние локальной неоднородности на амплитуду поля увеличивается с ростом частоты. Модификации поля в присутствии локального возмущения носят интерференционный характер за счет сложения прямой и рассеянной на локальной неоднородности радиоволн. Регулярная глобальная неоднородность ионосферы типа день–ночь играет второстепенную роль, и ее влиянием можно пренебречь.

Ключевые слова: возмущения поля, глобальная неоднородность день–ночь, сейсмогенное возмущение проводимости средней атмосферы, шумановский резонанс

Статья поступила в редакцию 01.10.2018
PACS: 93.85.Bc; 93.85.Jk; 94.20.Cf; 94.20.ws
УДК: 537.87:550.380.2
Radiofiz. elektron. 2019, 24(1): 
Полный текст (PDF)

References: 
  1. Pre-Earthquake Processes: A Multidisciplinary Approach to Earthquake Prediction Studies. D. Ouzounov, S. Pulinets, K. Hattori, and P. Taylor eds. Geophysical Monograph 234. 1st ed. American Geophysical Union and John Wiley & Sons, Inc., 2018. 384 p.
  2. Ohta K., Watanabe N., Hayakawa M. Survey of anomalous Schumann resonance phenomena observed in Japan, in possible association with earthquakes in Taiwan. Phys. Chem. Earth, Pafrts A/B/C. Vol. 31, Iss. 4–9. P. 397–402. DOI: https://doi.org/10.1016/j.pce.2006.02.031.
  3. Nickolaenko A. P., Hayakawa M., Sekiguchi M., Ando Y. and Ohta K. Model modifications in Schumann resonance intensity caused by a localized ionosphere disturbance over the earthquake epicenter. Ann. Geophys. 2006. Vol. 24, N 2. P. 567–575. DOI: https://doi.org/10.5194/angeo-24-567-2006.
  4. Hayakawa M., Molchanov O. A. Seismo-electromagnetics as a new field of radiophysics: Electromagnetic phenomena associated with earthquakes. Radio Sci. Bull. 2007. N 320. P. 8–17.
  5. Hayakawa M., Nickolaenko A. P., Sekiguchi M., Yamashita K., Yu-ichi Ida, Yano M. Anomalous ELF phenomena in the Schumann resonance band as observed at Moshiri (Japan) in possible association with an earthquake in Taiwan. Nat. Hazards Earth Syst. Sci. 2008. Vol. 8, N 6. P. 1309–1316. DOI: https://doi.org/10.5194/nhess-8-1309-2008.
  6. Hayakawa M., Hobara Y., Ohta K., Izutsu J., Nickolaenko A. P., Sorokin V. Seismogenic effects in the ELF Schumann resonance band. IEEJ Trans. FM. 2011. Vol 131, Iss. 9. P. 684–690. DOI: https://doi.org/10.1541/ieejfms.131.684.
  7. Nickolaenko A. P., Hayakawa M. Localized ionospheric disturbance over the earthquake epicentre and modifications of Schumann resonance electromagnetic fields. Geomat. Nat. Haz. Risk. 2014. Vol. 5, Iss. 3. P. 271–283. DOI: https://doi.org/10.1080/19475705.2013.809557.
  8. Николаенко А. П., Хайакава М. Возмущение нижней ионосферы над очагом землетрясения и аномальные сигналы глобального электромагнитного резонанса. Часть 1. Модели ионосферы. Радиофизика и электроника. 2015. T. 6(20), № 1. C. 32–39. DOI: https://doi.org/10.15407/rej2015.01.032
  9. Николаенко А. П., Хайакава М. Возмущение нижней ионосферы над очагом землетрясения и аномальные сигналы глобального электромагнитного резонанса. Часть 2. Аномалии в энергетических спектрах. Радиофизика и электроника. 2015. Т. 6(20), № 2. C. 32–39. DOI: https://doi.org/10.15407/rej2015.02.032.
  10. Николаенко А. П., Галюк Ю. П., Хайакава М. Вертикальный профиль проводимости атмосферы, отвечающий параметрам шумановского резонанса. Радиофизика и электроника. 2015. T. 6(20), № 3. C. 30–37. DOI: https://doi.org/10.15407/rej2015.03.022.
  11. Zhou H. J., Hayakawa M., Galuk Yu. P., Nickolaenko A. P. Conductivity profiles corresponding to the knee model and relevant SR spectra. Sun Geosph. 2016. Vol. 11, N 1. P. 65–74.
  12. Kudintseva I. G., Nickolaenko A. P., Rycroft M. J. and Odzimek A. AC and DC global electric circuit properties and the height profile of atmospheric conductivity. Ann. Geophys. 2016. Vol. 59, N 5. P. A0545 (15 p.). DOI: https://doi.org/10.4401/ag-6870.
  13. Nickolaenko A. P., Galuk Yu. P., Hayakawa M. Vertical profile of atmospheric conductivity that matches Schumann resonance observations. SpringerPlus. 2016. Vol. 5, Iss. 108. 12 p. DOI: https://doi.org/10.1186/s40064-016-1742-3.
  14. Nickolaenko A. P., Shvets A. V. and Hayakawa M. Propagation at Extremely Low-Frequency Radio Waves. In: J. Webster, ed. 2016. Wiley Encyclopedia of Electrical and Electronics Engineering. Hoboken, USA: John Wiley & Sons, Inc., 2016. 120. https://doi.org/10.1002/047134608X.W1257.pub2
  15. Nickolaenko A. P., Shvets A. V., Hayakawa M. Extremely Low Frequency (ELF) Radio Wave Propagation: a Review. Int. J. Electron. Appl. Res. (IJEAR). 2016. Vol. 3, Iss. 2. 91 p. Publ. online (http://eses.co.in/online_journal.html) ISSN 2395 0064.
  16. Nickolaenko A. P., Galuk Yu. P. and Hayakawa M. Extremely Low Frequency (ELF) Wave Propagation: Vertical Profile of Atmospheric Conductivity Matching with Schumann Resonance Data. In: Albert Reimer, ed. 2017. Horizons in World Physics. New York: NOVA Sci. Publishers. Vol. 288, Ch. 6. P. 105–128. ISBN: 978-1-63485-882-3, ISBN: 978-1-63485-905-9 (eBook).
  17. Галюк Ю. П., Николаенко А. П., Хайакава М. Смещение антиподного максимума электрического поля в резонаторе Земля–ионосфера за счет неоднородности день–ночь. Радиофизика и электроника. 2017. T. 22, № 2. C. 28–40. DOI: https://doi.org/10.15407/rej2017.02.028.
  18. Galuk Yu. P., Nickolaenko A. P., Hayakawa M. Amplitude variations of ELF radio waves in the Earth–ionosphere cavity with the day–night non-uniformity. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2018. Vol. 169. P. 23–36. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jastp.2018.01.001.
  19. Галюк Ю. П., Николаенко А. П., Хайакава М. Влияние неоднородности типа день–ночь на распространение сверхнизкочастотных радиоволн. Изв. вузов. Радиофизика. 2018. T. 61, № 3. C. 198–215. 
  20. Николаенко А. П., Галюк Ю. П., Хайакава М. Возмущения пеленга источника в резонаторе Земля–ионосфера с неоднородностью день–ночь. Радиофизика и электроника. 2018. T. 23, № 2. C. 22–33. DOI: https://doi.org/10.15407/rej2018.02.022.
  21. Mushtak V. C., Williams E. R. ELF propagation parameters for uniform models of the Earth-ionosphere waveguide. J. Atmos. Sol. Terr. Phys. 2002. Vol. 64, Iss. 18 P. 1989–2001. DOI: https://doi.org/10.1016/S1364-6826(02)00222-5.
  22. Галюк Ю. П. Шумановские резонансы в модели грозовой активности, равномерно распределенной по земному шару. Радиофизика и электроника. 2015. T. 6(20), № 4. C. 3–9. DOI: https://doi.org/10.15407/rej2015.04.003.
  23. Николаенко А. П. О влиянии локaльной неодноpодности ионосфеpы нa paспpостpaнение СНЧ-paдиоволн. Изв. вузов. Paдиофизикa. 1984. T. 27, № 10. C. 1227–1237.
  24. Nickolaenko A. P. ELF radio wave propagation in a locally non-uniform Earth-ionosphere cavity. Radio Sci. 1994. Vol. 29, N 5. C. 1187–1199. DOI: https://doi.org/10.1029/94RS01034.
  25. Nickolaenko A. P., Hayakawa M. Resonances in the Earth-ionosphere cavity. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht-Boston-London, 2002. 380 p.
  26. Nickolaenko A., Hayakawa M. Schumann Resonance For Tyros (Essentials of Global Electromagnetic Resonance in the Earth–Ionosphere Cavity). Tokyo: Springer. Series XI, Springer Geophysics, 2014. 348 p.