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

МОДЕЛЬ ЛОКАЛЬНОГО ЗБУРЕННЯ НИЖНЬОЇ ІОНОСФЕРИ НАД ЦЕНТРОМ ЗЕМЛЕТРУСУ ТА ЙОГО ВПЛИВ НА СИГНАЛИ ГЛОБАЛЬНОГО ЕЛЕКТРОМАГНІТНОГО РЕЗОНАНСУ

Рубрика: 
ПОШИРЕННЯ РАДІОХВИЛЬ, РАДІОЛОКАЦІЯ ТА ДИСТАНЦІЙНЕ ЗОНДУВАННЯ
Ніколаєнко, ОП, Галюк, ЮП, Хайакава, М
Organization: 

Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова НАН України
12, вул. Акад. Проскури, Харків, 61085, Україна
E-mail: sasha@ire.kharkov.ua

Санкт-Петербурзький державний університет
35, Університетський просп., Санкт-Петербург, Петергоф, 198504, Росія
E-mail: j.galuk@spbu.ru

Інстітут Хайакава, Компанія сейсмічного електромагнетизму,
Інкубаційний центр 508 Університету електрозв'язку,
1-5-1 Чофугаока, Чофу, Токіо, 182-8585, Японія
E-mail: hayakawa@hi-seismo-em.jp
https://doi.org/10.15407/rej2019.01.033
Мова: російська
Анотація: 

 

Предмет і мета роботи. У роботі моделюються збурення амплітуд вертикального електричного і горизонтального магнітного полів глобального електромагнітного резонансу під впливом локальної сейсмічної неоднорідності йоносфери з урахуванням неоднорідності й іоносфери день–ніч. Джерело і приймач розташовані симетрично відносно екватора, в точках з координатами 22,5° південної та 22,5° північної широти. Положення трас поширення фіксується біля ранкового термінатора на його нічний (60° с. д.) або денній (120° с. д.) стороні. Розглянуто варіації збурення амплітуд полів при переміщенні локальної неоднорідності вздовж і поперек траси поширення.

Методи і методологія роботи. Для визначення параметрів поширення наднизькочастотних (ННЧ) радіохвиль використовується метод повного поля, який приводить до розв’язання рівняння Ріккаті. Спектральні компоненти полів знаходяться чисельно за допомогою двовимірного телеграфного рівняння.

Результати роботи. Отримано чисельні оцінки впливу локальної неоднорідності йоносфери на амплітуду електричного та магнітного полів на різних частотах в області глобального електромагнітного (шуманівського) резонансу при різному положенні неоднорідності відносно траси поширення, розташованої на нічний або денний стороні ранкового термінатору.

Висновок. Показано, що вплив локальної неоднорідності на амплітуду поля збільшується з ростом частоти. Модифікації поля в присутності локального збурення мають інтерференційний характер завдяки складанню прямої та відбитої від локальної неоднорідності радіохвиль. Регулярна глобальна неоднорідність іоносфери типу день–ніч грає другорядну роль, тому її впливом можна нехтувати.
Ключові слова: глобальна неоднорідність день–ніч., збурення поля, сейсмогенні обурення провідності середнього атмосфери, шуманівський резонанс

Стаття надійшла до редакції 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): 33-46
Повний 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. 1–20. 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.