Физика/5. Геофизика
Профессор Грунская Л. В.,
доцент Ефимов В. А., аспирант Золотов А. Н., аспирант Закиров А. А., аспирант Рубай
Д. В.
Владимирский государственный
университет имени Александра Григорьевича
и Николая Григорьевича Столетовых
Программно-аппаратный
комплекс исследования геофизических процессов
Создана система многоканального синхронного
мониторинга электрического и поля
пограничного слоя атмосферы на разнесенных в пространстве станциях,
обеспеченных датчиками электрического поля разработки ВлГУ: физический
экспериментальный полигон ВлГУ; станция на оз. Байкал Института солнечно-земной
физики СО РАН; станция в п. Паратунка (Камчатка), Институт вулканологии и
сейсмологии ДВО РАН; станция в г. Обнинск на базе научно - производственного
объединения «Тайфун». Работа датчиков осуществляется в режиме непрерывного
мониторинга. Для достоверной интерпретации получаемых данных по электрическому
полю пограничного слоя атмосферы использованы также данные станций Гидрометеорологической службы.
Формируются базы экспериментальных данных по разнесенным в пространстве
станциям. Создание многопунктной системы синхронных регистраций электрического
поля пограничного слоя атмосферы с разнесением в пространстве на десятки и
сотни километров систем регистрации позволяет исследовать вариации
электрического поля, возникающие под действием лунных гравитационных приливов и
термогравитационных солнечных приливов.
Осуществлена оценка средней амплитуды
напряженности вертикальной составляющей электрического и геомагнитного поля
пограничного слоя атмосферы на частотах
лунно-солнечных приливов с помощью радиофизических методов спектрального
оценивания, в частности метода
корреляционного квадратурного приемника (таблица 1, 2). Сравнение полученных
средних оценок амплитуды электрического поля на частотах термогравитационных
солнечных приливов и гравитационных лунных приливов показывает их сопоставимость и одинаковый порядок
результатов с полученными модельными оценками.
Таблица 1 - Солнечные и лунные приливы в электрическом поле пограничного слоя
атмосферы
|
№ |
Источник |
Частота,
10-5 Гц |
Период,
ч |
Станция полигон ВлГУ |
Станция Байкал, Хулугайша |
Станция Байкал, Монды |
|||
|
A, В/м |
с/ш |
A, В/м |
с/ш |
A, В/м |
с/ш |
||||
|
1 |
Прилив 2N2 |
1,938951388 |
14,3261 |
4,27 |
1,33 |
2,6 |
1,47 |
3,56 |
2,54 |
|
2 |
Прилив M2 |
2,237136465 |
12,46(6) |
5,29 |
2,12 |
9,81 |
0,58 |
2,52 |
1,81 |
|
3 |
Прилив N2 |
2,195871761 |
12,65 |
3,61 |
0,97 |
8,89 |
0,49 |
0,78 |
0,51 |
|
4 |
Прилив O1 |
1,075921027 |
25,8176 |
6,39 |
2,78 |
3,8 |
1,33 |
2,36 |
1,07 |
|
5 |
Прилив Q1 |
1,0801489997 |
25,71(6) |
6,45 |
1,46 |
3,1 |
1,34 |
2,72 |
1,29 |
|
6 |
Прилив M1 |
1,11680819445 |
24,8724 |
5,91 |
1,18 |
6,1 |
1,21 |
5,76 |
1,23 |
|
7 |
Прилив J1 |
1,2043449074 |
23,0646 |
8,47 |
1,96 |
6,61 |
0,94 |
2,82 |
0,91 |
|
8 |
Прилив K1 |
1,1606313835 |
23,93(3) |
7,22 |
0,52 |
22,2 |
1,10 |
14,3 |
2,75 |
|
9 |
Прилив K2 |
2,32126276694 |
11,96(6) |
7,16 |
2,93 |
17,4 |
1,45 |
3,34 |
2,68 |
|
10 |
Прилив P1 |
1,1542012927 |
24,06(6) |
1,56 |
5,2 |
29,2 |
1,12 |
0,03 |
3,13 |
Таблица 2 - Солнечные и лунные приливы в геомагнитном поле
№
|
Источник
|
Частота, 10-5 Гц
|
Период, ч
|
Полигон ВлГУ, H
21.05.2005-13.03.2009 |
Kakioka,
D
01.08.1913-31.07.2007
|
Memambetsu,
D
01.01.1950-31.12.1999 |
|||
нТл
|
q
|
нТл
|
q
|
нТл
|
q
|
||||
1
|
Прилив O1
|
1,075921 |
25,81767 |
0,520
|
0,7
|
0,500
|
6,1
|
0,040
|
2,1
|
2
|
Прилив N2
|
2,195871 |
12,65000 |
0,610
|
0,5
|
0,004
|
0,3
|
0,007
|
0,8
|
3
|
Прилив M2
|
2,237136 |
12,41667 |
0,010
|
0,4
|
0,500
|
1,1
|
0,009
|
0,2
|
4
|
Прилив
M1 |
1,116808 |
24,87240
|
0,120
|
0,3
|
0,060
|
0,8
|
0,040
|
1,8
|
5
|
Прилив
J1 |
1,204344 |
23,06460
|
0,340
|
0,8
|
0,070
|
1,0
|
0,015
|
0,5
|
6
|
Прилив
2N2 |
1,938951 |
14,32610 |
0,009
|
0,4
|
0,030
|
1,3
|
0,008
|
0,8
|
7
|
Прилив P1
|
1,154201 |
24,06667 |
1,200
|
1,5
|
1,100
|
6,5
|
0,400
|
6,2
|
8
|
Прилив K1
|
1,160631 |
23,93334 |
3,000
|
0,6
|
1,500
|
8,0
|
0,700
|
5,6
|
9
|
Прилив
|
2,321262 |
11,96667 |
1,700
|
0,5
|
1,500
|
2,2
|
0,040
|
2,0
|
10
|
Прилив
S1 |
1,157407 |
24,00000 |
4,100
|
1,4
|
8,000
|
5,5
|
1,700
|
5,7
|
11
|
Прилив
S2 |
2,314814 |
12,00000 |
2,500
|
1,0
|
4,000
|
5,5
|
1,100
|
5,5
|
Разработан
программно - аналитический комплекс для исследования структуры сигналов
в спектральной и временной областях, вызванных геофизическими процессами.
Основная цель в разработке такого комплекса – исследование структуры сигналов в
спектральной и временной областях, вызванных геофизическими и астрофизическими
процессами в электрическом и магнитном поле пограничного слоя атмосферы и
обнаружения подшумовых периодических процессов геофизического характера.
На базе разработанного программно-аналитического
комплекса построен универсальный виртуальный прибор, реализующий задачи
обнаружения подшумовых периодических процессов геофизического и
астрофизического характера.
Анализ эффективности выявления в исследуемых
временных рядах компонент, соответствующих периодам лунных гравитационных
приливов, показал высокую эффективность метода собственных векторов, отбираемых
по критерию МКК, который обеспечивает пренебрежимо малу вероятность ложной
тревоги при вероятности пропуска обнаруживаемых признаков на уровне10-4.
Отношение максимального значения амплитудного
спектра у отобранных собственных векторов к его среднему значению для
электрического и геомагнитного полей при выделении периодов, соответствующих
солнечным и лунным приливам составило
в среднем 267-179. Использование
метода спектрального анализа собственных векторов в многолетних временных рядах
вертикальной составляющей электрического поля показало его эффективность для
выявления периодических составляющих с
относительным энергетическим вкладом вплоть до 10-4.
Использование метода спектрального анализа
собственных векторов в многолетних временных рядах вертикальной составляющей
электрического поля показало его эффективность для выявления периодических
составляющих, связанных с лунными приливами.
Работа осуществляется при поддержке гранта РФФИ
11-05-97518, ФЦП № 14.740.11.0407, ФЦП № 16.740.11.0185 и ГЗ № 5.2971.2011.
Литература
1. Грунская, Л. В.
Солнечные и лунные приливы в геомагнитном поле/Л. В. Грунская, В. Н. Морозов,
А. А. Закиров, Р. В. Рубай, Д. В. Рубай// Известия вузов. Физика. №2. – 2011. – с. 8–19
2. Грунская, Л. В.
Приемно-регистрирующая аппаратура для исследования взаимосвязи электрического
поля приземного слоя атмосферы с геофизическими процессами / Л. В. Грунская, В.
А. Ефимов // Проектирование и технология электронных средств. – 2006. – № 1. –
С. 63 – 68.
3. Грунская, Л. В.
Лунно-солнечные приливы в геомагнитном поле/Л.В. Грунская, Д.В. Рубай // Тр.
9-й Междунар.науч.-техн. конф. «Физика и радиоэлектроника в медицине и
экологии». – Владимир, 2010. – с. 505-507.