Работа посвящена проблеме шаровой молнии - редкому и во многом не изученному явлению природы. Приводится краткая история изучения проблемы шаровой молнии, ее характерные особенности и состояние. Показывается противоречивость собранных фактов, не укладывающихся в рамки законов современной физики, формулируются основные нерешенные задачи. Дана общая характеристика атмосферы и электрофизических процессов, протекающих в ней и непосредственно связанных с шаровой молнией. Приводятся данные о процессах в линейной молнии, коронном разряде, огнях Святого Эльма. Изложены примеры описаний наблюдений шаровой молнии и ее обобщенные параметры. Обосновываются условия наиболее вероятного образования шаровой молнии в природе, кратко анализируются аналогичные физические процессы. Описываются успешные эксперименты по ее воспроизведению в лаборатории. Обобщаются достоинства электроплазмохимической модели шаровой молнии, обсуждаются и объясняются "уникальные" свойства шаровой молнии, показываются возможные области ее использования, направления развития теории шаровой молнии.

Спостереження електромагнітного фону в діапазоні частот шумановського резонансу проведено у селищі Лехта (Карелія, Росія) в липні-серпні 1998 р. В експерименті одночасно вимірювалися три компоненти поля: вертикальна електрична та дві взаємноортогональні горизонтальні компоненти. Аналіз одержаних результатів дозволив продемонструвати можливості моніторингу просторово-часової динаміки світової грозової активності з одного пункту спостереження. Методи обробки, які базуються на використанні інших моментів спектральних компонент поля, використовуються для пеленгації та оцінки добової просторової динаміки світової грозової активності. Показано, що для пояснення особливостей добових варіацій пеленгів необхідно враховувати нічний (2-3 г світового часу) максимум грозової активності в Африці, амплітуда якого складає ~ 1/3 від основного, денного, максимуму.

Запропоновано метод томографічної реконструкції просторового розподілу світової грозової активності, який побудовано на вимірюванні середніх спектрів шуманівських резонансів (ШР) у різних пунктах, розподілених на поверхні Землі. Для реконструкції використовуються відновлені в кожному пункті дистанційні профілі інтенсивності гроз. Розроблено ефективний алгоритм, який знижує вимоги до комп'ютерних ресурсів. Аргументовано, що характерна структура світової грозової активності, сконцентрованої в континентальних центрах, може бути відновлена за спектрами ШР, які вимірювалися в декількох оптимально розміщених пунктах. З використанням числового методу досліджено можливість реконструкції розподілу світової грозової активності на підставі даних існуючих пунктів спостереження ШР.

Проведено порівняльний огляд і аналіз принципів дії та технічних можливостей сучасних автоматичних систем дистанційного визначення місця удару та характеристик блискавок, що вже набули широкого розповсюдження у світі. Впровадження таких систем дає суттєві економічні та інші вигоди, у тому числі для електроенергетики. Наведено первинні рекомендації щодо розвитку обговорюваних систем в Україні.

Визначено просторово-часові зміни кількості днів з грозою та тривалості гроз на території України за період 1961 - 2000 рр.

Запропоновано метод томографічної реконструкції просторового розподілу блискавок за результатами багатопунктової пеленгації атмосфериків. Розроблено ефективний алгоритм, що знижує вимоги до комп'ютерних ресурсів. Приведено оцінки просторового розподілу грозової активності в Африці, одержані з застосуванням томографічної реконструкції, базованої на вимірюваннях азимутальних розподілів наддовгохвильових атмосфериків, що здійснювалися з борту судна на ділянці маршруту вздовж узбережжя Африканського континенту. Відновлена просторова структура грозової активності на підставі даних за період березень-квітень 1991 р. показує, що зони стабільної максимальної активності, в основному, охоплюють басейни річок Нігер і Конго, Мадагаскар, прибережну частину Гвінейської затоки.

Вимірювання шумановського резонансу проведено на станції Лехта з серпня 1999 до липня 2000 р. За одержаними даними для кожного місяця спостережень побудовано середні динамічні спектри поля, проаналізовано варіації спектрів, грунтуючись на теорії про світову грозову активність. Одержано інтегральні оцінки денних змін рівня світових блискавок і дані про сезонні зміни активності в світових грозових центрах.

Рассчитаны импульсные электрические поля нейтральной атмосферы над мощным положительным изогнутым грозовым пробоем. Молния состоит из вертикальной и горизонтальной секций, каждая из которых имеет длину 10 км. Показано, что запаздывающие импульсы от вертикальной и горизонтальной частей молнии складываются так, что в пространственном распределении поля над пробоем возникает тонкая структура. Распределение зависит от времени и ориентации канала молнии по отношению к наблюдателю. "Волокна" в распределении импульсного электрического поля имеют характерную ширину 1 км и достигают десятков километров в высоту.

Описана модель грозового пробоя, развитая в 1940-х гг. в СССР И. С. Стекольниковым. Эта модель осталась малоизвестной среди специалистов по атмосферному электричеству. Приведены основные соотношения этой модели, проведено численное моделирование, а его результаты сравнены с общепринятыми моделями. Показано, что модель Стекольникова обладает определенными преимуществами и занимает достойное место среди современных инженерных моделей грозовых разрядов.

Наведено методику розпізнавання збурень від грозової активності та хімічних (промислових) вибухів в ближній зоні у ході використання акустичної системи геофізичного моніторингу за допомогою методів теорії статистичних рішень.

Індекс рубрикатора НБУВ: Д236.47

Рубрики:

Грози

Шифр НБУВ: Ж25471 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Дисертацію присвячено дослідженню умов виникнення опадів теплого півріччя і розвитку грозової діяльності на півдні України. Вперше одержано просторову структуру грозової діяльності і виявлено роль фізико-географічних умов в її формуванні. Досліджено часову мінливість гроз і опадів за період з 1866 до 1996 рр. (131 рік) із застосуванням спектрального аналізу і методу згладжування рядів, що дозволяє складати фонові наддовгострокові прогнози явищ. Для визначення умов розвитку конвективних явищ було детально розглянуто атмосферну циркуляцію і виділено типові синоптичні процеси. Умови утворення, переміщення та еволюції конвективної хмарності досліджувались з використанням знімків, одержаних з метеорологічних супутників. В дисертації розглянуто умови виникнення інтенсивних і небезпечних конвективних явищ та запропоновано методику обчислення даних при прогнозуванні грозової діяльності. Основні результати праці можуть використовуватися в оперативних підрозділах метеорологічної служби і при розробці кліматичних характеристик регіону.

Рассмотрены процессы формирования грозовых явлений и дана современная классификация видов молний. Приведены материалы по определению параметров грозовой электромагнитной обстановки и номенклатуре внешних поражающих воздействующих факторов электромагнитного поля грозовых разрядов. Даны методики и описание современного высоковольтного оборудования для проведения испытаний технических средств на соответствие требованиям грозостойкости.

Проведено експериментальне дослідження регулярних добових і сезонних варіацій шуманівського резонансу (ШР) й удосконалено моделі його джерел. Проведено статистичну обробку багаторічних даних моніторингу ШР. На підставі обробки одержаних результатів створено базу регулярних добових і сезонних варіацій спектральних характеристик електромагнітного поля в області частот ШР. Для опису основних характеристик добових і сезонних варіацій інтенсивності компонент поля ШР розроблено модель одного компактного джерела. Запропоновано спосіб визначення змін інтенсивності джерел за вимірюванням інтегральної інтенсивності повної горизонтальної магнітної компоненти. Розроблено двокомпонентну модель джерел ШР, що дозволила адекватно описати діапазон варіацій інтенсивності поля, який спостерігається в експерименті. Проведено декомпозицію добових варіацій інтенсивності ШР на дві складові: змінну, пов'язану з рухом компактного джерела, та постійну - "п'єдестал". Запропонована двокомпонентна модель світової грозової активності демонструє краще узгодження з експериментальними даними у порівнянні з моделлю, що базується на супутникових оптичних даних про просторовий розподіл блискавок.

Приведены методы математического моделирования электромагнитных процессов (ЭМП) применительно к задачам электротехники и электроэнергетики. Описаны методы расчета ЭМП в разномерных системах, один или два размера которых существенно (на порядок и более) отличаются от его остальных размеров. Предложены методы расчета ЭМП систем с тонкими проводящими экранами, а также каналами неполных пробоев диэлектриков и молнии. Проведено моделирование ЭМП при их воздействии на человека. Внимание уделено методу поглощающих граничных условий для решения проблем, связанных с расчетом ЭМП в открытых областях.

Значительный объем информации, собранный космическими аппаратами "Оптический импульсный детектор" (ОИД) и "Сенсор изображений гроз" (СИГ), широко применяется в самых различных исследованиях. Высыпание частиц из радиационных поясов Земли вызывало ложные срабатывания оптических детекторов, когда эти спутники пролетали над Южноатлантической аномалией (ЮАА) геомагнитного поля, приуроченной к юго-восточному побережью Южной Америки. Для устранения помех применялся жесткий отбор данных (фильтрация), что неизбежно приводило к потере вспышек от настоящих молний. Отличия во взаимодействии аппаратуры космического аппарата с аномалией, а также различные способы фильтрации данных привели к заметному отличию в распределениях молний, полученных ОИД и СИГ для этого района. Проведены сравнение с данными спутника ДЕМЕТЕР и обсуждаются возможные причины отличий данных ОИД и СИГ. Выдвинуто предположение, что повышенная молниевая активность в области ЮАА, регистрируемая СИГ, может свидетельствовать не только об общей связи космической и земной погоды, но и о стимулировании грозовых разрядов высыпаниями космических частиц.

Показано, что существующий Европейский стандарт EN 62305-1:2006 недостаточно точно отображает в электрогеометричеких числовых моделях оценки селективности молний - зависимости между расстоянием от места поражения и пиковым током атмосферного разряда. Подчеркнуто, что эта зависимость получена с использованием неточного американского распределения амплитуды тока молнии AIEE и проанализировано ее расхождение с другими, используемыми в настоящее время распределениями этого параметра. Предположено также введение обоснованной поправки в упомянутую выше стандартизованную функцию и в другие подобные зависимости.

Зроблено огляд та проаналізовано умови виникнення швидкоплинних оптичних явищ в атмосфері, а саме: спрайтів, ельфів, блакитних джетів і блискавок вгору. Вказано на закономірності їх появи та проявів. Числово змодельовано квазіелектростатичні поля системи грозових зарядів із використанням моделі Вілсона. Одержано, що в нижній атмосфері відстань затухання електричного поля, створеного грозовою хмарою, є близькою до 10 км, що збігається з результатами прямих вимірювань. Змодельованно часову та просторову динаміку електричного поля у разі внесення одиничного заряду в систему Земля - іоносфера та порівняно одержані результати з аналітичним розв'язком. Одержані результати моделювання електростатичних полів можна використовувати для числового моделювання спрайтів і джетів.

Розглянуто можливість використання фазових портретів (ФП) і фрактальної розмірності для аналізу сигналів наддовгохвильових передавачів (НДХП) діапазону DCF-77 для виявлення атмосферних явищ (гроз). Показано, що зміна форми ФП дозволяє визначити час, в який над територією, що досліджується, була гроза. Встановлено, що за максимальним значенням фрактальної розмірності даних НДХП діапазону DCF-77 можна виявити момент часу, в який над територією, що досліджується, була гроза.

Переглянуто фізичні процеси у блискавках грозових середовищ і зроблено спробу інтерпретації цих явищ зі спільних позицій самоорганізаційних, солітонних структур.