Вариации атмосферного электрического поля по наблюдениям в Якутске

Проблема появления в атмосфере Земли электрического поля является одной из фундаментальных проблем физики атмосферы, нерешенной до настоящего времени. Наиболее признанной в настоящее время теорией, объединяющей все протекающие в атмосфере электрические процессы в единый токовый контур и объясняющей появлениеатмосферного электрического поля, является концепция глобальной электрической цепи (ГЭЦ).

Экспериментальные исследования атмосферного электрического поля позволяют приблизиться к пониманию физических механизмов, лежащих в основе ГЭЦ.

С 2009 года в ИКФИА СО РАН ведутся непрерывные наблюдения напряженности атмосферного электрического поля, для измерения которого используется электростатический флюксметр. Регистрирующий комплекс реализован на базе нетбука и аналого-цифрового преобразователя.

По результатам (2009–2013) анализа данных атмосферного электрического поля в г. Якутске, установлено, чтосуточный ход имеет два максимума в весенние, летние и осенние месяцы. В зимние месяцы суточный ход имеет один максимум и один минимум. Сезонный ход среднемесячных значений напряженности поля имеет максимумы в весенние и осенние месяцы и минимумы, которые приходятся на летние и зимние месяцы. Годовые вариации напряженности поля в условиях «хорошей погоды» за период наблюдений повторяются из года в год, минимумы и максимумы практически не смещаются по месяцам. В вариациях среднемесячных значений напряженности электрического поля за пятилетний период, наблюдается тренд к уменьшению амплитуды сезонных вариаций напряженности поля и общих значений величины напряженности поля.

В качестве возможной причины наблюдаемого тренда к уменьшению амплитуды среднемесячных значений напряженности поля предполагается изменение уровня солнечной активности, которая в период 2009–2013 гг. находится в фазе возрастания.

1. Mauchly S.J. Studies in atmosphere electricity based on observations made on the Carnegie (1915-1921) // Researches of the Departament of Terretrial Magnetism. – Washington: Carnegie Institution, Publ. – 1926. – No. 175. – P. 385–424.

2. Имянитов И.М. Электричество свободной атмосферы / И.М. Имянитов, Е.В. Чубарина. – Л.: Гидрометеоиздат, 1965. – 240 с.

3. Имянитов И.М. Современное состояние исследований атмосферного электричества / И.М. Имянитов, Н.С. Шифрин // Успехи физических наук. – 1962. – Т. 76, Вып. 4. – С. 593–642.

4. Парамонов Н.А. Широтный ход элементов атмосферного электричества // Тр. Главн. геофиз. обсерватории им. А.И. Воейкова. – Л.: Гидрометеоиздат, 1963. – Т. 146. – С. 65–70.

5. Тверской П.Н. Атмосферное электричество. – Л.: Гидрометеоиздат, 1949. – С. 252.

6. Markson R. The global circuit intensity: Its measurement and variation over the last 50 years // Bull. Am. Met. Soc. – 2007. – P. 223–241. – Doi: 10.1175 / BAMS-88-2-223.

7. Rycroft M.J. An overview of Earth's global electric circuit and atmospheric conductivity / M.J. Rycroft, R.G. Harrison, K.A. Nicoll, E.A. Mareev // Space Sci. Rev. – 2008. – Vol. 137, № 1-4. – Doi: 10.1007/s11214-008-9368-6.

8. Стационарные и нестационарные модели глобальной электрической цепи: корректность, аналитические соотношения, численная реализация / А.В. Калинин, Н.Н. Слюняев, Е.А. Мареев, Жидков А.А. // Изв. РАН. ФАО. – 2014. – Т. 50, № 3. – С. 355–364.

9. Mallios S.A. Charge transfer to the ionosphere and to the ground during thunderstorms / S.A. Mallios, V.P. Pasko // J. Geophys. Res. – 2012. – Vol.

10. – A08303. – Doi:10.1029/2011JA017061.

11. Mareev E.A. Lifetime of the thunderstorm electric energy in the global atmospheric circuit and thunderstorm energy characteristics / E.A. Mareev, S.V. Anisimov / Atmos. Res. – 2009. – Vol. 91, N 1-4. – P.161–164.

12. Mareev E.A. On the role of transient currents in the global electric circuit / E.A. Mareev, S.A. Yashunin, S.S. Davydenko, T.C. Marshall, M. Stolzenburg, C.R. Maggio // Geophys. Res. Lett. – 2008. – Vol. 35. – Doi:10.1029/2008GL034554.

13. Rycroft M.J. Electromagnetic atmosphericplasma coupling: The global atmospheric electric circuit

14. / M.J. Rycroft, R.G. Harrison // Space Sci. Rev. – 2011. – Vol. 137, N 1-4. – Doi: 10.1007/s11214-011-9830-8.

15. Tinsley B.A. The global atmospheric electrical circuit and its effects on cloud micro-physics // Rep. Progr. Phys. – 2008. – Vol. 71. – Doi:10.1088/0034-4885/71/6/066801.

16. Wilson C.T.R. Investigations on lightning discharges and on the electric field of thunderstorms // Phil. Trans. Roy. Soc. A 221. – 1920. – P. 73–115.

17. Williams E.R. The global electrical circuit // A Review Atm. Res. – 2009. – Vol. 91. – P. 140–152.

18. Williams E.R. Progress on the Global Electrical Circuit / E.R. Williams, E.A. Mareev // Atmos. Res. – 2013. Vol. 95. –URL: http://dx.doi.org/ 10.1016/j.atmosres.2013.05.019.–10.05.2016.

19. Анисимов С.В. Геофизические исследования глобальной электрической цепи / С.В. Анисимов, Е.А. Мареев // Физика Земли. – 2008. – № 10. – С. 8–18.

20. Мареев Е.А. Достижения и перспективы исследований глобальной электрической цепи // Уcпехи физических наук. – 2010. – Т.180, № 5. – С. 527–534.

21. Критерии формирования и сравнительный анализ глобальных атмосферных электрических цепей планет Солнечной системы / Н.В. Ильин, Ф.А. Кутерин, Е.А. Мареев, М.В. Шаталина // Сб. тр. VII Всерос. конф. по атмосферному электричеству. – СПб., 2012. – С. 88–90.

22. Anisimov S.V. Space charge and aeroelectric flows in the exchange layer: An experimental and numerical study / S.V. Anisimov, S.V. Galichenko, N.M. Shikhova // Atmos. Res. – 2014. –Vol. 135/136. – P. 244–254.

23. Anisimov S.V. Aeroelectric structures and turbulence in the atmospheric boundary layer / S.V. Anisimov, E.A. Mareev N.M. Shikhova et al. // Nonlinear Process. Geophys. – 2013. – Vol. 20, №

24. – P. 819–824.

25. Редин А.А. Электродинамическая модель конвективно-турбулентного приземного слоя атмосферы / А.А. Редин, Г.В. Куповых, А.С. Болдырев // Изв. ВУЗ. Сер. Радиофизика. – 2013. – Т. 56, № 11/12. – С. 820–828.

26. К вопросу о мониторинге электрического поля атмосферы по данным наземных наблюдений / А.С. Болдырев, К.А. Болдырева, Г.В. Куповых и др. // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 6. – С. 875.

27. О роли конвективного генератора в глобальной электрической сети / О.В. Мареева, Е.А. Мареев, А.В. Калинин, А.А. Жидков // Солнечно-земная физика. – 2012. – № 21(134). – С. 115–118.

28. Денисенко В.В. Проникновение электрического поля из приземного слоя атмосферы в ионосферу / В.В. Денисенко, Е.В. Помозов // Солнечноземная физика. – 2010. – № 16. – С. 70–75.

29. Mareev E.A. Variation of the global electric circuit and ionospheric potential in a general circulation model / E.A. Mareev, E.M. Volodin // Geophys. Res. Lett. – 2014. – Vol. 41, № 24. – P. 9009–9016.

30. Kupovykh G.V. Negative space charge in surface layer // Proc. 10th Int. Conf. On Atm. El. – Osaka,1996. – P. 164–167.

31. Гордюк В.П. Связь электрических характеристик атмосферы с загрязненностью воздуха аэрозолем по данным измерений в обсерватории Мирный // Атмосферное электричество: тр. III Всесоюз. симп. – Тарту, 1986. – С.70–73.

32. Семенов К.А. Связь элементов атмосферного электричества с загрязнением воздуха Атмосферное электричество: тр. I Всесоюз. симп. – Л., 1976. – С. 75–79.

33. Филиппов А.Х. Влияние выбросов целлюлозно-бумажного производства на электрическое поле атмосферы /А.Х. Филиппов, А.А. Кречетов // Тр. ГГО. – Л.: ГИМИЗ, 1981. – Вып. 442. – С. 96–102.

34. Колоколов В.П. О связях напряженности электрического поля на океанах с метеорологическими величинами / В.П. Колоколов, Ю.В. Шаманский // Тр. ГГО. – Л.: ГИМИЗ. – 1984. – Вып. 474. – С. 94–98.

35. Reiter R. Fields, currents and aerosols in the lower troposphere. Scientific Research Reports // Natural Sciencas Series. – 1985. – Vol. 71. – Р. 714.

36. Унитарная вариация f0F2 и солнечная активность / В.В. Кузнецов, В.В. Плоткин, Г.В. Нестерова, И.И. Нестерова // Геомагнетизм и аэрономия. –1998. – Т. 38, № 2. – С. 107–111.

37. Мареев Е.А. Достижения и перспективы исследований глобальной электрической цепи // Успехи физических наук. – 2010. – Т. 180, № 5. – С. 527–534.

38. Парамонов Н.А. О годовом ходе градиента атмосферно-электрического потенциала // ДАН СССР. – 1950. – Т. 71, № 1. – С. 37–38.

39. Space Weather Prediction Center [Электронный ресурс] // URL: http://www.swpc.noaa. gov/SolarCycle. – 10.05.2016.