Special features of the studies of deep electrical conductivity of the Moon and the Earth (once more on toroidal mode of natural magnetic field)
Studies of the deep electrical conductivity of the Earth and the Moon are carried out by measuring and analyzing the natural electromagnetic (EM) fields excited by the solar wind, introducing an electric field of the order of 2 mV/m applied to the boundaries of the Earth’s magnetosphere or directly...
Збережено в:
| Дата: | 2020 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
S. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine
2020
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/201741 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Geofizicheskiy Zhurnal |
Репозитарії
Geofizicheskiy Zhurnal| _version_ | 1856543441573380096 |
|---|---|
| author | Rokityanskiy, I.I. Tereshyn, A.V. |
| author_facet | Rokityanskiy, I.I. Tereshyn, A.V. |
| author_sort | Rokityanskiy, I.I. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2020-10-07T11:07:03Z |
| description | Studies of the deep electrical conductivity of the Earth and the Moon are carried out by measuring and analyzing the natural electromagnetic (EM) fields excited by the solar wind, introducing an electric field of the order of 2 mV/m applied to the boundaries of the Earth’s magnetosphere or directly to the surface of the Moon. For a concentrically layered sphere with electrical conductivity σ = σ (r), the EM fields can be represented as the sum of two modes: electric with a toroidal magnetic field and magnetic with a poloidal magnetic field. Each of the modes is associated with electrical conductivity by different ratios/formulas and is characterized by different possibilities for studying the electrical conductivity inside a celestial body. It is generally accepted that currents from the boundary of the Earth’s magnetosphere descend along the geomagnetic field lines to the ionosphere, but do not reach the Earth due to the very high resistance of near-the-surface air layer (up to 1014 Ohm · m) and only poloidal fields of the magnetic mode are induced in the solid Earth. A review of the data on the global electric circuit shows that vertical currents penetrate from the atmosphere into the Earth and the electric mode is not equal to zero. Vertical currents are characterized by strong spatio-temporal variability. Separation of the modes from observation data was not carried out. On the Moon, the high-resistance layer is the lithosphere with regolith and breccias on its surface with a resistivity of 107―1012 Ohm · m. Spatial inhomogeneities of the Moon interior are considered and a conclusion is made about their multitude and intensity. Based on the analysis of the spatial distribution of tidal and tectonic moonquakes, it was suggested that they trace quasi-vertical structures like a plume. The results of observations of volcanism and transient lunar phenomena, obtained in recent years by orbital missions with high-resolution equipment, indicate an intense degassing of the moon. All this allows us to conclude that in the Moon there are quasi-vertical conductors supporting an electric mode. Proposals for the optimization of new studies of the electrical conductivity of the moon are substantiated and formulated. Deep studies of electrical conductivity are based on a theoretical model of the magnetic mode, the existence of the electrical mode is neglected, and it falls into unidentified noise, which by means of coherent analysis and multi-stage processing is largely eliminated and the conductivity models more or less correctly describe the real geoelectric structure of the Earth, but with probable systematic errors. Separation and study of the electric mode should be considered as an additional channel of information in EM studies of planets. |
| first_indexed | 2025-07-17T11:11:17Z |
| format | Article |
| id | journalsuranua-geofizicheskiy-article-201741 |
| institution | Geofizicheskiy Zhurnal |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-07-17T11:11:17Z |
| publishDate | 2020 |
| publisher | S. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | journalsuranua-geofizicheskiy-article-2017412020-10-07T11:07:03Z Special features of the studies of deep electrical conductivity of the Moon and the Earth (once more on toroidal mode of natural magnetic field) Особенности исследования глубинной электропроводности Луны и Земли Особливості дослідження глибинної електропровідності Місяця і Землі Rokityanskiy, I.I. Tereshyn, A.V. electrical conductivity of the Moon and the Earth solar wind magnetosphere ionosphere degassing of the Earth and the Moon global electric circuit Studies of the deep electrical conductivity of the Earth and the Moon are carried out by measuring and analyzing the natural electromagnetic (EM) fields excited by the solar wind, introducing an electric field of the order of 2 mV/m applied to the boundaries of the Earth’s magnetosphere or directly to the surface of the Moon. For a concentrically layered sphere with electrical conductivity σ = σ (r), the EM fields can be represented as the sum of two modes: electric with a toroidal magnetic field and magnetic with a poloidal magnetic field. Each of the modes is associated with electrical conductivity by different ratios/formulas and is characterized by different possibilities for studying the electrical conductivity inside a celestial body. It is generally accepted that currents from the boundary of the Earth’s magnetosphere descend along the geomagnetic field lines to the ionosphere, but do not reach the Earth due to the very high resistance of near-the-surface air layer (up to 1014 Ohm · m) and only poloidal fields of the magnetic mode are induced in the solid Earth. A review of the data on the global electric circuit shows that vertical currents penetrate from the atmosphere into the Earth and the electric mode is not equal to zero. Vertical currents are characterized by strong spatio-temporal variability. Separation of the modes from observation data was not carried out. On the Moon, the high-resistance layer is the lithosphere with regolith and breccias on its surface with a resistivity of 107―1012 Ohm · m. Spatial inhomogeneities of the Moon interior are considered and a conclusion is made about their multitude and intensity. Based on the analysis of the spatial distribution of tidal and tectonic moonquakes, it was suggested that they trace quasi-vertical structures like a plume. The results of observations of volcanism and transient lunar phenomena, obtained in recent years by orbital missions with high-resolution equipment, indicate an intense degassing of the moon. All this allows us to conclude that in the Moon there are quasi-vertical conductors supporting an electric mode. Proposals for the optimization of new studies of the electrical conductivity of the moon are substantiated and formulated. Deep studies of electrical conductivity are based on a theoretical model of the magnetic mode, the existence of the electrical mode is neglected, and it falls into unidentified noise, which by means of coherent analysis and multi-stage processing is largely eliminated and the conductivity models more or less correctly describe the real geoelectric structure of the Earth, but with probable systematic errors. Separation and study of the electric mode should be considered as an additional channel of information in EM studies of planets. Исследования глубинной электропроводности Земли и Луны производятся путем измерения и анализа естественных электромагнитных (ЭМ) полей, возбуждаемых солнечным ветром, вносящим электрическое поле порядка 2 мВ/м, приложенное к границам магнитосферы Земли или непосредственно к поверхности Луны. Для концентрически слоистой сферы с электропроводностью σ = σ (r) ЭМ-поля могут быть представлены в виде суммы двух мод: электрической с тороидальным магнитным полем и магнитной с полоидальным магнитным полем. Каждая из мод связана с электропроводностью разными соотношениями и характеризуется различными возможностями исследования электропроводности внутри небесного тела. Принято считать, что на Земле токи с границы магнитосферы спускаются вдоль силовых линий до ионосферы, но до Земли не доходят вследствие очень высокого сопротивления приземного слоя воздуха (до 1014 Ом · м), и в твердой Земле индуцируются только полоидальные поля магнитной моды. Рассмотрение данных по глобальной электрической цепи показывает, что вертикальные токи проникают из атмосферы в Землю и электрическая мода не равна нулю. Вертикальные токи характеризуются сильной пространственно-временной вариабельностью. Разделение мод по данным наблюдений не проводилось. На Луне слой высокого сопротивления ― это литосфера с выходящими на ее поверхность реголитом и брекчиями с удельным сопротивлением 107―1012 Ом · м. Рассмотрены известные виды неоднородностей Луны и сделан вывод об их интенсивности и многочисленности. Исходя из анализа пространственного распределения приливных и тектонических лунотрясений, сделано предположение, что они трассируют квазивертикальные структуры типа плюмов. Приведены результаты наблюдений вулканизма и быстропроходящих лунных явлений, полученные в последние годы орбитальными миссиями с аппаратурой высокого разрешения и свидетельствующие о весьма интенсивной дегазации Луны. Все это позволяет сделать вывод о наличии в Луне квазивертикальных проводников, поддерживающих формирование электрической моды. Обоснованы и сформулированы предложения по оптимизации новых исследований электропроводности Луны. Глубинные исследования электропроводности основаны на теоретической модели магнитной моды, существование электрической моды отрицается, а фактически она попадает в неопознанные помехи, которые в результате когерентного анализа и многоступенчатой обработки в значительной мере отсеиваются и модели электропроводности более-менее правильно отражают реальное геоэлектрическое строение Земли, однако с вероятными систематическими по- грешностями. Выделение и изучение электрической моды следует рассматривать как дополнительный канал информации в ЕМ-исследованиях планет. Глибинну електропровідність Землі і Місяця досліджують шляхом вимірювання та аналізу природних електромагнітних (ЕМ) полів, збуджуваних сонячним вітром, що вносить електричне поле порядку 2 мВ/м, прикладене до меж магнітосфери Землі або безпосередньо до поверхні Місяця. Для концентрично шаруватої сфери з електропровідністю σ = σ (r) ЕМ-поля можуть бути зображені у вигляді суми двох мод: електричної з тороїдальним магнітним полем і магнітної з полоїдальним магнітним полем. Кожна з мод зв’язана з електропровідністю різними співвідношеннями і характеризується різними можливостями дослідження електропровідності всередині небесного тіла. Прийнято вважати, що на Землі струми з межі магнітосфери спускаються уздовж силових ліній до іоносфери, але до Землі не доходять унаслідок дуже високого опору приземного шару повітря (до 1014 Ом · м) і в твердій Землі індукуються тільки полоїдальні поля магнітної моди. Розгляд даних за глобальним електричним колом показує, що вертикальні струми проникають з атмосфери в Землю і електрична мода не дорівнює нулю. Вертикальні потоки характеризуються сильною просторово-часовою варіабельністю. Поділ мод за даними спостережень не виконували. На Місяці шар високого опору — це літосфера з реголітом і брекчіями з питомим опором 107—1012 Ом · м, що виходять на його поверхню. Розглянуто відомі види неоднорідностей Місяця і зроблено висновок щодо їх інтенсивності й численності. З огляду на аналіз просторового розподілу припливних і тектонічних лунотрусів, припущено, що вони трасують квазівертикальні структури типу плюмів. Наведено результати спостережень вулканізму і швидкопрохідних місячних явищ, які отримані в останні роки орбітальними місіями з апаратурою високого розділення і які засвідчують досить інтенсивну дегазацію Місяця. Все це дає змогу зробити висновок стосовно наявністі у Місяця квазівертикальних провідників, що підтримують формування електричної моди. Обґрунтовано і сформульовано пропозиції щодо оптимізації нових досліджень електропровідності Місяця. Глибинні дослідження електропровідності засновані на теоретичній моделі магнітної моди, існування електричної моди заперечується, а фактично вона потрапляє у непізнані перешкоди, які в результаті когерентного аналізу і багатоступінчастої обробки значною мірою відсіваються і моделі електропровідності більш-менш правильно відображають реальну геоелектричну будову Землі, проте з ймовірними систематичними похибками. Виділення і вивчення електричної моди слід розглядати як додатковий канал інформації в ЕМ-дослідженнях планет. S. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine 2020-05-18 Article Article application/pdf https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/201741 10.24028/gzh.0203-3100.v42i2.2020.201741 Geofizicheskiy Zhurnal; Vol. 42 No. 2 (2020); 53-70 Геофизический журнал; Том 42 № 2 (2020); 53-70 Геофізичний журнал; Том 42 № 2 (2020); 53-70 2524-1052 0203-3100 ru https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/201741/203097 Copyright (c) 2020 Geofizicheskiy Zhurnal https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | electrical conductivity of the Moon and the Earth solar wind magnetosphere ionosphere degassing of the Earth and the Moon global electric circuit Rokityanskiy, I.I. Tereshyn, A.V. Special features of the studies of deep electrical conductivity of the Moon and the Earth (once more on toroidal mode of natural magnetic field) |
| title | Special features of the studies of deep electrical conductivity of the Moon and the Earth (once more on toroidal mode of natural magnetic field) |
| title_alt | Особенности исследования глубинной электропроводности Луны и Земли Особливості дослідження глибинної електропровідності Місяця і Землі |
| title_full | Special features of the studies of deep electrical conductivity of the Moon and the Earth (once more on toroidal mode of natural magnetic field) |
| title_fullStr | Special features of the studies of deep electrical conductivity of the Moon and the Earth (once more on toroidal mode of natural magnetic field) |
| title_full_unstemmed | Special features of the studies of deep electrical conductivity of the Moon and the Earth (once more on toroidal mode of natural magnetic field) |
| title_short | Special features of the studies of deep electrical conductivity of the Moon and the Earth (once more on toroidal mode of natural magnetic field) |
| title_sort | special features of the studies of deep electrical conductivity of the moon and the earth (once more on toroidal mode of natural magnetic field) |
| topic | electrical conductivity of the Moon and the Earth solar wind magnetosphere ionosphere degassing of the Earth and the Moon global electric circuit |
| topic_facet | electrical conductivity of the Moon and the Earth solar wind magnetosphere ionosphere degassing of the Earth and the Moon global electric circuit |
| url | https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/201741 |
| work_keys_str_mv | AT rokityanskiyii specialfeaturesofthestudiesofdeepelectricalconductivityofthemoonandtheearthoncemoreontoroidalmodeofnaturalmagneticfield AT tereshynav specialfeaturesofthestudiesofdeepelectricalconductivityofthemoonandtheearthoncemoreontoroidalmodeofnaturalmagneticfield AT rokityanskiyii osobennostiissledovaniâglubinnojélektroprovodnostilunyizemli AT tereshynav osobennostiissledovaniâglubinnojélektroprovodnostilunyizemli AT rokityanskiyii osoblivostídoslídžennâglibinnoíelektroprovídnostímísâcâízemlí AT tereshynav osoblivostídoslídžennâglibinnoíelektroprovídnostímísâcâízemlí |