Определение параметров мировых гроз по записям шумановского резонанса (еще раз о точечном источнике в исследованиях шумановского резонанса)

Применение записей глобального электромагнитного (шумановского) резонанса в исследованиях полости Земля–ионосфера вызывает постоянный интерес, поскольку они позволяют оценивать глобальные характеристики нижней ионосферы и динамику мировых гроз по наблюдениям одного или нескольких пунктов. Решение об...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :	Радіофізика та електроніка
Дата:	2014
Автор:	Николаенко, А.П.
Формат:	Стаття
Мова:	Російська
Опубліковано:	Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України 2014
Теми:	Распространение радиоволн, радиолокация и дистанционное зондирование
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/106064
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Определение параметров мировых гроз по записям шумановского резонанса (еще раз о точечном источнике в исследованиях шумановского резонанса) / А.П. Николаенко // Радіофізика та електроніка. — 2014. — Т. 5(19), № 2. — С. 33-41. — Бібліогр.: 19 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1859673881431769088
author	Николаенко, А.П.
author_facet	Николаенко, А.П.
citation_txt	Определение параметров мировых гроз по записям шумановского резонанса (еще раз о точечном источнике в исследованиях шумановского резонанса) / А.П. Николаенко // Радіофізика та електроніка. — 2014. — Т. 5(19), № 2. — С. 33-41. — Бібліогр.: 19 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Радіофізика та електроніка
description	Применение записей глобального электромагнитного (шумановского) резонанса в исследованиях полости Земля–ионосфера вызывает постоянный интерес, поскольку они позволяют оценивать глобальные характеристики нижней ионосферы и динамику мировых гроз по наблюдениям одного или нескольких пунктов. Решение обратной задачи строится на разнообразных подходах. Мы используем простейшую модель точечного источника. Для описания вертикального профиля проводимости атмосферы использована «модель колена». Дистанция источник–приемник и ее вариации оценивались по первой пиковой частоте шумановского резонанса, наблюдаемого в горизонтальных компонентах магнитного поля, поскольку эта частота пропорциональна расстоянию до источника. Оценив дальность, можно получить сезонные изменения интенсивности источников, если использовать энергию наблюдаемых колебаний. Нами использована запись украинской антарктической станции «Академик Вернадский». Показано, что сезонный дрейф мировых гроз по широте оценивается величиной около 20°, а годовые изменения уровня мировой грозовой активности достигают 1,5 раз. Подтверждена неодинаковая продолжительность «электромагнитных» сезонов: летнее (крайнее северное) положение гроз охватывает до 120 сут, а зимнее – около 60 сут. Продолжительность весны, когда мировые грозы дрейфуют с юга на север, короче, чем продолжительность осени. Полученные оценки хорошо согласуются с данными независимых регистраций шумановского резонанса, с климатологическими данными и оптическими наблюдениями вспышек молний на околоземной орбите. Застосування записів глобального електромагнітного (шуманівського) резонансу в дослідженнях порожнини Земля–іоносфера постійно викликає інтерес, оскільки вони дозволяють оцінювати глобальні характеристики нижньої іоносфери та динаміку світових гроз за спостереженнями одного або декількох пунктів. Розв’язання зворотної задачі базується на різноманітних підходах. Ми використаємо найпростішу модель точкового джерела. Для опису вертикального профілю провідності атмосфери використано «модель коліна». Дистанція джерело–приймач та її варіації оцінювалися за першою піковою частотою шуманівського резонансу, що спостерігався в горизонтальних компонентах магнітного поля, оскільки ця частота є пропорційною відстані до джерела. Оцінивши дистанцію, можна отримати сезонні зміни інтенсивності джерел, якщо використати енергію спостережуваних коливань. Нами використано запис української антарктичної станції «Академік Вернадський». Показано, що сезонний дрейф світових гроз вздовж широти оцінюється величиною близько 20°, а річні зміни рівня світової грозової активності досягають 1,5 рази. Підтверджено неоднакову тривалість «електромагнітних» сезонів: літнє розташування (крайнє північне) гроз сягає до 120 діб, а зимове – близько 60 діб. Тривалість весни, коли світові грози дрейфують з півдня на північ, коротші за тривалість осені. Отримані оцінки добре узгоджуються з даними незалежних реєстрацій шуманівського резонансу, з кліматологічними даними й оптичними спостереженнями спалахів блискавок на навколоземній орбіті. Application of the records of global electromagnetic (Schumann) resonance in the Earth–ionosphere cavity attracts the permanent attention, as it allows the assessment of the global characteristics of the lower ionosphere and the dynamics of planetary thunderstorms by using a single or a small number of observatories. Solutions of the inverse problem are based on different approaches. We use a simple model of a point source in the present study. The vertical profile of the atmosphere conductivity is described by the “knee” model. The source–observer distance and its variations were evaluated from the first Schumann resonance peak frequency observed in the horizontal components of the magnetic field, since this frequency is proportional to the distance from the source. After estimating the source range, one can obtain the seasonal changes in their intensity by using the observed energy of oscillations. We process a fragment of the records at the Ukrainian Antarctic station “Academician Vernadsky”. We show that the seasonal latitudinal drift of global thunderstorms is estimated by 20°, and annual changes in the level of global lightning activity reach the factor of 1.5. The unequal duration of the “electromagnetic seasons” is confirmed: the summer (the farthest northern position of global thunderstorms) lasts for 120 days, while the winter is about 60 days. The duration of spring is shorter than that of the fall. The estimates obtained reasonably agree with the Schumann resonance data, with the climatology data, and optical observations of lightning flashes from the Earth’s orbit.
first_indexed	2025-11-30T14:38:23Z
format	Article
fulltext	РРААССППРРООССТТРРААННЕЕННИИЕЕ РРААДДИИООВВООЛЛНН,, РРААДДИИООЛЛООККААЦЦИИЯЯ ИИ ДДИИССТТААННЦЦИИООННННООЕЕ ЗЗООННДДИИРРООВВААННИИЕЕ _________________________________________________________________________________________________________________ __________ ISSN 1028−821X Радиофизика и электроника. 2014. Т. 5(19). № 2 © ИРЭ НАН Украины, 2014 УДК 537.87:550.380.2 А. П. Николаенко Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины 12, ул. Ак. Проскуры, Харьков, 64085, Украина E-mail: sasha@ire.kharkov.ua ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ МИРОВЫХ ГРОЗ ПО ЗАПИСЯМ ШУМАНОВСКОГО РЕЗОНАНСА (ЕЩЕ РАЗ О ТОЧЕЧНОМ ИСТОЧНИКЕ В ИССЛЕДОВАНИЯХ ШУМАНОВСКОГО РЕЗОНАНСА) Применение записей глобального электромагнитного (шумановского) резонанса в исследованиях полости Земля– ионосфера вызывает постоянный интерес, поскольку они позволяют оценивать глобальные характеристики нижней ионосферы и динамику мировых гроз по наблюдениям одного или нескольких пунктов. Решение обратной задачи строится на разнообразных подходах. Мы используем простейшую модель точечного источника. Для описания вертикального профиля проводимости атмо- сферы использована «модель колена». Дистанция источник–приемник и ее вариации оценивались по первой пиковой частоте шу- мановского резонанса, наблюдаемого в горизонтальных компонентах магнитного поля, поскольку эта частота пропорциональна расстоянию до источника. Оценив дальность, можно получить сезонные изменения интенсивности источников, если использовать энергию наблюдаемых колебаний. Нами использована запись украинской антарктической станции «Академик Вернадский». Пока- зано, что сезонный дрейф мировых гроз по широте оценивается величиной около 20°, а годовые изменения уровня мировой грозо- вой активности достигают 1,5 раз. Подтверждена неодинаковая продолжительность «электромагнитных» сезонов: летнее (крайнее северное) положение гроз охватывает до 120 сут, а зимнее – около 60 сут. Продолжительность весны, когда мировые грозы дрей- фуют с юга на север, короче, чем продолжительность осени. Полученные оценки хорошо согласуются с данными независимых регистраций шумановского резонанса, с климатологическими данными и оптическими наблюдениями вспышек молний на около- земной орбите. Имеется альтернативное объяснение экспериментальных результатов, основанное на изменениях эффективной высоты нижней ионосферы на величину в несколько километров. Наиболее реалистичный механизм наблюдавшихся изменений должен включать как широтный дрейф мировых грозовых очагов, так и вариации высоты нижней ионосферы. Оба процесса обу- словлены переменной солнечной активностью. Отмечается также, что наблюдавшиеся в Антарктиде межгодовые изменения интен- сивности резонанса связаны с трендом температуры суши в тропическом поясе планеты, и приводится соответствующая оценка. Ил. 7. Библиогр.: 19 назв. Ключевые слова: шумановский резонанс, точечный источник, расстояние источник–приемник, мировая грозовая ак- тивность. В литературе по шумановскому резонан- су неоднократно предпринимались попытки оп- ределить свойства мировой грозовой активности по записям шумановского резонанса. Соответст- вующие методики описаны в книгах [1, 2]. На- помним, что в работах [3, 4] была развита и ис- пользована методика, которая позволяет по раз- маху суточных вариаций первой пиковой час- тоты вертикальной электрической компоненты поля оценить эффективный размер зоны, занятой мировыми грозами. Модель точечного источника широко ис- пользуется при интерпретации резонансных дан- ных; она описывает всплески сверхнизкочастот- ных (СНЧ) излучений – импульсные сигналы, приходящие от сверхмощных грозовых разрядов и в несколько раз превышающие регулярный ре- зонансный сигнал. Точечный источник широко применялся и при исследованиях динамики спектров непре- рывных СНЧ-записей [3–7], однако такая модель признана излишне упрощенной. Для описания резонансного фона обычно используют более сложные модели: три мировых грозовых центра или модели, основанные на оптических наблюде- ниях вспышек молний с околоземной орбиты [1, 2]. Ниже мы продемонстрируем, что не- смотря на простоту, точечный источник по- прежнему остается эффективным инструментом для извлечения геофизической информации из непрерывных наблюдательных данных по шума- новскому резонансу. В настоящей работе с раз- решения авторов работы [8] мы воспользуемся записями пиковой частоты и интенсивности пер- вого типа колебаний (мода). Энергетические спектры шумановского резонанса наблюдались в горизонтальном магнитном поле на украинской антарктической станции «Академик Вернадский» (65,25° ю.ш., 64,25° з.д.). Записи приведены на рис. 1, они охватывают промежуток времени с 2002 по 2012 г. [8]. Сезонные и межгодовые из- менения интенсивности колебаний первого мода шумановского резонанса в процентах от макси- мального значения показаны на рис. 1, а (кривая 1). Кривая 2 иллюстрирует межгодовой тренд. Се- зонные и межгодовые изменения первой пиковой частоты шумановского резонанса приведены на рис. 1, б: кривые 1 отвечают горизонтальной ком- поненте магнитного поля НСЮ, кривые 2 – полю НЗВ. Штриховые линии отмечают межгодовые тренды пиковых частот. Видно, что пиковые частоты компоненты НСЮ оказываются систематически выше частот ортогональной компоненты НЗВ и характеризуются большей амплитудой сезонных вариаций. Изменения солнечной активности за весь период наблюдений иллюстрирует рис. 1, в. Кри- А. П. Николаенко / Определение параметров мировых… _________________________________________________________________________________________________________________ 34 вые 1 показывают так называемый индекс 10,7, кривые 2 изображают изменения чисел Вольфа за тот же период. Штриховые линии дают скользя- щее среднее этих изменений. Из данных, показанных на рис. 1 видно, что наблюдавшиеся на антарктической станции межгодовые тренды в глобальном электромаг- нитном резонансе очень похожи на изменения солнечной активности. При интерпретации наблюдений мы вос- пользуемся тем, что пиковая частота первого мода f1 колебаний магнитного поля пропорцио- нальна расстоянию до источника D [1, 2]. Благо- даря большой длине волны записи шумановского резонанса несут информацию о полости Земля– ионосфера в целом. Ниже мы приведем модель- ные зависимости и с их помощью обработаем наблюдательные данные [8]. ___________________________________________ а) б) в) Рис. 1. Результаты многолетнего мониторинга параметров шумановского резонанса на украинской антарктической станции «Академик Вернадский» ___________________________________________ 1. Калибровочная кривая. В расчетах использовался точечный вертикальный электри- ческий диполь, излучение которого имеет еди- ничную амплитуду и не зависит от частоты. Резо- натор Земля–ионосфера предполагается однород- ным по угловым координатам, а ионосфера обра- зована изотропной плазмой. Высотный профиль проводимости нижней ионосферы описывается «моделью колена» [9]. Если рассчитать энергетические спектры горизонтального магнитного поля на разных дис- танциях от точечного источника [1, 2], можно получить двумерный профиль интенсивности колебаний горизонтального магнитного поля над плоскостью частота–дистанция, показанный на рис. 2, а. Здесь по оси абсцисс отложена частота в герцах, а по оси ординат – расстояние источник– приемник в мегаметрах (1 Мм = 1 000 км). Интен- Пиковые частоты ЮС (кривая 1) и ЗВ (кривая 2) средние за месяц и год 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 8,1 8 7,9 7,8 Ча ст от а, Г ц 1 2 110 100 90 80 70 60 50 40 2002–2011 гг. Нормированная интенсивность I1SR I 1 SR , % 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 1 2 Солнечные индексы: I10,7, Число Вольфа,W 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Годы 200 100 I 1 0, 7 150 100 50 0 W 1 2 А. П. Николаенко / Определение параметров мировых… _________________________________________________________________________________________________________________ 35 сивность колебаний показана темной заливкой, а соответствующая шкала уровней приведена над графиком рис. 2, а. Соответствующие дистанционные изме- нения первой пиковой частоты f1 и максимума интенсивности первого мода колебаний I1 пока- заны на рис. 2. По горизонтальной оси рис. 2, б отложено расстояние источник–наблюдатель в мегаметрах. Вдоль левой ординаты показаны зна- чения первой пиковой частоты f1 в Гц, а вдоль правой – интенсивность колебаний I1 в процентах от максимального уровня. Гладкие кривые 1 и 2 на рис. 2, б показывают расчетные дистанционные вариации пиковой частоты и интенсивности пер- вого мода колебаний. Линия со звездочками изо- бражает кубическую аппроксимацию дистанци- онной зависимости частоты f1(D). Линия с ром- бами показывает полином четвертой степени, аппроксимирующий зависимость I1(D). Кривая 3 иллюстрирует зависимость вида I1 (D) = = sin(π D/20). Аппроксимирующие кривые 1 и 2 были получены по методу наименьших квадратов. Дистанционные изменения первой пиковой час- тоты (Гц) и относительной интенсивности коле- баний (%) описывается следующими формулами: f1(D) = a0 + a1D + a2D2 + a3D3; (1) I1(D) = b0 + b1D + b2D2 + b3D3 + b4D4. (2) Здесь D обозначает расстояние от наблю- дателя до точечного источника в мегаметрах, a0 = 6,71336, a1 = 0,181732, a2 = − 0,008612582, a3 = 0,0001477123, b0 = 115,548, b1 = −30,40512, b2 = 7,1121217, b3 = − 0,56481212, b4 = 0,0133658. ___________________________________________ а) б) Рис. 2. Модельные характеристики первого мода шумановского резонанса: а) – профиль интенсивности колебаний магнитной компоненты поля над плоскостью частота–дистанция; б) – дистанционные зависимости первой пиковой частоты и интенсивности первого мода колебаний: 1 – пиковая частота; 2 – интенсивность; 3 – зависимость вида I(D) = sin(π D/20) ___________________________________________ 2. Оценка расстояния источник– приемник. Используя формулу (1), легко соот- нести значения первой пиковой частоты 7,7; 7,8; 7,12 и 8,0 Гц с дистанциями 8,3; 12,8; 12,2 и 16 Мм соответственно. Воспользовавшись этой связью, можно построить параллельно оси пико- вых частот ось дистанций до источника. Это мы и сделали, адаптировав фрагмент антарктической записи [8], относящийся к 2006 г., см. рис. 3. Для этого пришлось оцифровать вручную график рис. 1. Полученной точности достаточно для демонстра- ции обсуждаемой методики. На рис. 3 показаны сезонные изменения средней за месяц первой пиковой частоты двух ортогональных компонент горизонтального маг- нитного поля: НЗВ – компонента запад–восток и НСЮ – компонента север–юг. По горизонтальной оси отложены месяцы 2006 г. По левой ординате отложены наблюдавшиеся значения пиковых час- тот в герцах. Кривая 1 соответствует компоненте поля север–юг, а кривая 2 – компоненте запад- восток. Вдоль правой ординаты отложены дис- танции от наблюдателя до источника, соответст- вующие частотам, показанным на левой ординате. \|H\|2 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 Ра сс то ян ие , М м 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Частота, Гц 0 1 2 2 4 6 8 10 12 14 16 D, Мм 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 f, Гц I, % 8,0 7,0 1 3 2 А. П. Николаенко / Определение параметров мировых… _________________________________________________________________________________________________________________ 36 Модель точечного источника позволяет интерпретировать данные наблюдений с по- мощью сезонного дрейфа источников. В частнос- ти, летом (в Северном полушарии) расстояние D от Антарктиды до мировых гроз увеличивается в обеих компонентах поля. Это естественно, по- скольку летние грозы смещаются в Северное полу- шарие. Расстояние оценивается как 14 Мм для компоненты север-юг (чувствительной к афри- канским и азиатским грозам). Годовой дрейф этих источников достигает 2,4 Мм или чуть больше 20°, что согласуется с данными климато- логии. Вариации в компоненте запад-восток (Американские грозы) выражены слабее и со- ставляют около 1,5 Мм или 13°. Рис. 3. Сезонные вариации пиковых частот первого мода шу- мановского резонанса, зарегистрированные в двух ортого- нальных компонентах горизонтального магнитного поля на украинской антарктической станции «Академик Вернадский» (адаптировано из работы [8]): 1 – компонента поля НСЮ; 2 – компонента поля НЗВ Таким образом, поведение наблюдаемых пиковых частот горизонтальной компоненты магнитного поля подтверждает перемещение ми- ровых гроз в Северное полушарие летом (июнь – август). Мало того, из электромагнитных записей получаются разумные оценки величины годового дрейфа источников. Интерпретация антарктичес- ких данных согласуется с результатами анало- гичной обработки наблюдений шумановского резонанса в Северном полушарии (см. напри- мер [10–13]), а также с климатологическими дан- ными и оптическими орбитальными наблюдения- ми мировой грозовой активности [14]. Качествен- ное и количественное согласие присутствует, не- смотря на то что мы использовали простейшую модель точечного источника. Мониторинг шумановского резонанса (см. рис. 1) обнаружил систематическое умень- шение первой пиковой частоты магнитных ком- понент поля в период с 2002 по 2010 г. [8]. Изме- нения частоты компоненты запад–восток были не столь значительными, как компоненты север–юг. Такие изменения можно связать с систематиче- ским дрейфом мировой грозовой активности к югу. Кроме того, рис. 1 демонстрирует подобие изменений электромагнитных и солнечных дан- ных. Мы можем развить этот вывод, утверждая, что мировые грозы в эпоху активного Солнца вероятнее всего смещаются в северные широты, а в годы спокойного Солнца – в южные. Обратимся к дистанциям до источника. По пиковым частотам мы вычислим эффективные расстояния от наблюдателя до источника, отве- чающие компонентам поля север–юг и запад– восток. Соответствующие сезонные вариации представлены на рис. 4. Рис. 4. Сезонные вариации эффективных расстояний до ис- точника, найденные по годовым вариациям пиковых частот первого мода шумановского резонанса в двух ортогональных компонентах горизонтального магнитного поля: 1 – компо- нента поля НСЮ; 2 – компонента поля НЗВ Здесь по оси абсцисс отложены месяцы 2006 г., а вдоль ординаты показано эффективное расстояние от наблюдателя до источника в мега- метрах, найденное по пиковой частоте первого мода. Кривая 1 получена для компоненты север– юг, а кривая 2 – компоненты запад–восток. Ясно Я Ф М А М И И А С О Н Д 2006 г. 16 13,8 12,2 10,9 f, Гц D, Мм 8,0 7,95 7,90 7,85 1 2 D, Мм 15 14 13 12 11 1 2 Я Ф М А М И И А С О Н Д 2006 г. А. П. Николаенко / Определение параметров мировых… _________________________________________________________________________________________________________________ 37 виден сезонный дрейф мировых гроз к северу в летние месяцы Северного полушария. Следует отметить, что полученные оценки расстояния до источника всегда превосходят 10 Мм. Такой результат удивляет, поскольку большие дистанции не всегда отвечают климато- логическим данным. Возможны следующие при- чины отличий. Первая связана, вероятно, с раз- ным способом определения пиковой частоты. Мы использовали абсциссу максимума резонансной кривой. Эти значения могут отличаться от полу- ченых путем аппроксимации спектров, например, с помощью кривых Лоренца. Как именно были получены пиковые частоты в измерениях, нам неизвестно, но дистанции, превышающие 10 Мм, могли возникнуть, если эксперимент завышает значения частоты. Вторая причина состоит в том, что ис- пользованная модель ионосферы может давать заниженные значения пиковой частоты. Справед- ливость такого допущения сомнительна, посколь- ку «модель колена» разрабатывалась для наибо- лее адекватного описания экспериментальных спектров. Правда, это делалось для записей Северного полушария. По нашему мнению, полу- ченные дистанции заслуживают доверия, хотя дополнительное сопоставление наблюдений и модели, несомненно, было бы полезным. 3. Интенсивность мировых гроз. Отме- тим, что при дистанциях свыше 10 Мм ожидае- мый сезонный ход интенсивности первого мода «выворачивается наизнанку». Действительно, как видно на рис. 2, а, интенсивность с ростом рас- стояния более 10 Мм убывает. Пользуясь оценками расстояния от на- блюдателя до гроз, показанными на рис. 4, легко построить ожидаемые вариации интенсивности, а затем сопоставить их с данными наблюдений. Ожидаемые или «восстановленные» вариации интенсивности показаны на рис. 5. Здесь по оси абсцисс отложены месяцы 2006 г. По ординате отложена интенсивность источника І, отн. ед. Кри- вая 1 получена из вариаций пиковой частоты компоненты поля север–юг, а кривая 2 – из ком- поненты запад–восток. Обе компоненты поля указывают на сезонное уменьшение ожидаемой интенсивности колебаний в летние месяцы Северного полушария. С помощью графиков рис. 4 и 5 можно оценить сезонный дрейф гроз Африки, Азии, Америки. По ширине максимума и минимума дистанции до источника можно оценить продол- жительность «электромагнитного лета» и «зимы» из данных шумановского резонанса. «Электро- магнитное лето» длится с июня по сентябрь – это период, когда расстояние источник–приемник максимально, поскольку грозы в это время мак- симально смещены в северные широты. «Электро- магнитная зима» продолжается с января по март. Остальные интервалы приходятся на «весну» и «осень». Эти данные находятся в хорошем согла- сии с результатами, опубликованными в рабо- тах [10–12] и полученными из вариаций первой пиковой частоты шумановского резонанса, на- блюдаемой в вертикальном электрическом поле. Данные качественно согласуются и с оптически- ми наблюдениями из космоса. Рис. 5. Ожидаемые сезонные вариации эффективной интен- сивности источника, найденные по годовым вариациям рас- стояний: 1 – компонента поля НСЮ; 2 – компонента поля НЗВ Из-за расстояния до источника превос- ходящего 10 Мм ожидаемая интенсивность резо- нансных колебаний выглядит парадоксально: она убывает у обеих компонент поля в летний период (июнь–август), тогда как наблюдаемая интенсив- ность колебаний в эти месяцы достигает макси- мума, а минимальна зимой. Впрочем, зависимос- ти на рис. 5 следуют исключительно из вариаций дистанции, ведь интенсивность источника в рас- четах предполагалась неизменной. Кажущееся противоречие снимается, если вспомнить о се- зонных изменениях интенсивности мировых гроз. Текущий уровень грозовой активности легко оце- нить, разделив результаты наблюдений на ожи- даемую интенсивность колебаний. Для этого мы применим среднее ожидаемых интенсивностей двух ортогональных магнитных компонент. Другими словами, уровень мировых гроз возрастает летом настолько, чтобы превысить уменьшение интенсивности, вызванное смещени- ем источников к северу. На рис. 6 собраны сезон- ные вариации интенсивности первого мода шу- мановского резонанса. Здесь по горизонтальной I, отн. ед. 92 88 84 80 76 72 68 64 60 1 2 Я Ф М А М И И А С О Н Д 2006 г. А. П. Николаенко / Определение параметров мировых… _________________________________________________________________________________________________________________ 38 оси отложены месяцы 2006 г., по вертикальной – интенсивность магнитной компоненты поля І, отн. ед. Приведены три зависимости. Кривая 1 отвечает результатам наблюдений [8]. Кривая 2 показывает ожидаемые изменения интенсивности колебаний, если источник имеет постоянную амп- литуду, а дистанция до него найдена по записям пиковых частот. Кривая 3 иллюстрирует резуль- тирующие сезонные вариации глобальной грозо- вой активности, найденные из наблюдений шу- мановского резонанса. Надписи обозначают «электромагнитные сезоны». Как видно на рис. 6, обработка антаркти- ческих наблюдений дает максимум интенсивнос- ти мировых гроз, приходящийся на интервал с июня по август (лето), а минимум – на февраль- март (зима). Годовые вариации характеризуются изменениями примерно в 1,5 раза, что хорошо согласуется с независимыми оценками, получен- ными из обработки синхронных наблюдений в трех глобально разнесенных обсерваториях [13, 15]. Продолжительность «электромагнитного лета» по наблюдениям в Антарктиде составляет около 120 сут, тогда как «зима» длится около 60 сут. Весенний период оказывается примерно вдвое короче осеннего. Эти величины хорошо согласуются с длительностями сезонов, приве- денными в работах [10–12]. 4. Обсуждение. Приведенные результаты были получены при использовании простейшей модели источника, что является сильной идеали- зацией. Возможно, поэтому оценки дистанций наблюдатель–мировые грозы оказались непри- вычными. Данные наблюдений были получены с помощью ручной оцифровки опубликованных графиков, что также не улучшает точность. В этих условиях трудно ручаться за оценки абсо- лютных расстояний. Так, например, данные по компоненте поля НЗВ, характеризующие амери- канские грозы, указывают на дистанции от 11,7 до 13,2 Мм. Это соответствует положению гроз на 40° и 54° с.ш., что, конечно, много. По данным климатологии минимальное расстояние до аме- риканских гроз, наблюдаемое зимой, примерно равно 7 Мм. В то же время диапазон сезонных изме- нений дистанции, сами вариации, уровень грозо- вой активности находятся в хорошем согласии с литературными данными. Вероятнее всего, сле- дует доверять полученным разностям расстояний, тогда как средние дистанции источник–приемник могут содержать некоторую погрешность. Мини- мальное значение пиковой частоты в зимние ме- сяцы, отвечающее расстоянию 7 Мм, должно составлять около 7,6 Гц, тогда как записи пока- зывают 7,87 и 7,9 Гц. Причины таких отклонений не ясны, здесь необходим дополнительный анализ. Рис. 6. Сезонные изменения полной интенсивности первого мода шумановского резонанса: 1 – данные наблюдений; 2 – вариации, ожидаемые из дистанционных изменений; 3 – интенсивность мировых гроз, найденная из экспериментальных данных Необходимо отметить еще одну особен- ность. С 2003 по 2009 г. средние за год значения пиковых частот уменьшились от 8 до 7,94 Гц в компоненте НСЮ и от 7,97 до 7,92 Гц в компо- ненте НЗВ [8]. Такие одновременные изменения могут означать систематическое перемещение мировых гроз к югу на расстояние в 2 Мм или на 18° по широте в течение 6 лет. Заметный меж- годовой дрейф гроз приурочен к уменьшению солнечной активности. В литературе должны су- ществовать подтверждения такого значительного дрейфа, например в данных метеорологических наблюдений. К сожалению, спутник OTD, наблю- давший оптические вспышки молний с околозем- ной орбиты, работал до 2005 г., поэтому космиче- ские наблюдения использовать невозможно. Существует альтернативное объяснение наблюдавшегося снижения пиковой частоты. Оно предполагает уменьшение эффективной высоты ионосферы [1, 2]. Модуляции высоты ионосферы возникают при изменениях солнечного ветра, связанных с вариациями солнечной активности. Плазма нижней ионосферы поддерживается за счет так называемого галактического ионизи- рующего излучения. Когда активность Солнца возрастает, увеличивается скорость солнечного ветра, который «выметает» галактические лучи из Солнечной системы. Поэтому при активном Солнце нижняя ионосфера имеет большую высо- ту, чем в годы спокойного Солнца. 1 3 2 I, отн. ед. 92 88 84 80 76 72 68 64 60 55 50 45 40 Я Ф М А М И И А С О Н Д 2006 г. А. П. Николаенко / Определение параметров мировых… _________________________________________________________________________________________________________________ 39 Если воспользоваться данными работ [1, 2] или публикации [16], то окажется, что снижение пиковой частоты первого мода шумановского резонанса на 0,05 Гц можно связать с уменьше- нием высоты нижней ионосферы на 1–2 км. Сейчас мы не будем углубляться в детали такой интер- претации. Ей, по-видимому, придется посвятить специальную публикацию, поскольку оценка снижения эффективной высоты нижней ионо- сферы из-за уменьшения солнечной активности заслуживает пристального внимания. Здесь же мы должны отметить фундаментальное отличие изменений частоты, вызванных вариациями вы- соты ионосферы, от модуляции, связанной с дрейфом источников поля. Перемещение миро- вых гроз приводит к взаимно противоположным изменениям первой пиковой частоты, наблюдае- мой в Северном и Южном полушариях. Что же касается модификации ионосферы, то она одина- ковым образом изменяет резонансные частоты на всем земном шаре одновременно [17]. Кроме то- го, изменения пиковых частот, связанные с ионо- сферой, наблюдаются на всех модах и примерно равны по величине. Эти особенности позволяют в принципе определить конкретную причину на- блюдавшихся вариаций. Межгодовой тренд интенсивности перво- го мода шумановского резонанса, наблюдавший- ся в Антарктиде, также очень похож на измене- ния солнечной активности [8]. Очевидно, что из- менения солнечного излучения могут вызвать вариации поверхностной температуры планеты, прежде всего температуры суши, где концентри- руются мировые грозы. Связь между изменения- ми температуры поверхности и интегральной ин- тенсивностью шумановского резонанса анализи- ровалась в работах [18, 19]. Здесь была проде- монстрирована высокая корреляция между пе- риодическими сезонными изменениями резо- нансной интенсивности (пункт наблюдения рас- полагался в Японии) и температурой суши в среднеширотном поясе. Что же касается межго- дового тренда энергии колебаний, то он коррели- рован с изменениями температуры суши в тропи- ках (±20° по широте относительно экватора). Эта связь близка к линейной, если интенсивность вы- ражена в децибелах, причем коэффициент взаим- ной корреляции, найденный по реализации дли- ной в 43 месяца непрерывных наблюдений, со- ставил 0,68 (рис. 7). Оценим ожидаемый температурный эф- фект. Если принять, что связь температуры суши в тропическом поясе Земли с интенсивностью резонансных колебаний сохраняется безотноси- тельно к пункту наблюдения и числу наблюдае- мых модов, то мы можем непосредственно вос- пользоваться результатами работ [17, 18]. Рис. 7. Межгодовые изменения: 1 – температурная аномалия поверхности суши в тропическом поясе Земли (±20° относительно экватора); 2 – изменения интенсивности шумановского резонанса; 3 – аппроксимирующая зависимость (3), найденная по методу регрессии Эти данные представлены на графиках рис. 7. Кривая 1 показывает отклонения темпера- туры ΔT, °С от многолетних средних значений (температурную аномалию) в тропическом поясе за 43 месяца непрерывной регистрации. Соответст- вующие межгодовые изменения кумулятив- ной интенсивности электромагнитных колеба- ний ΔI, дБ показаны кривой 2. Регрессионный анализ парных данных ΔT и ΔI позволил получить следующее соотношение: ΔT = 0,0177 + 0,4845⋅ΔI. (3) Интенсивность резонансных колебаний первого мода с 2003 по 2009 г. уменьшилась с 88 до 53 условных единиц или на 2,2 дБ [8]. Тогда в соответствии с соотношением (3) уменьшение средней годовой температуры суши в тропиче- ском поясе Земли на этом временном интервале составит 1,1 °С. Такие межгодовые изменения вполне наблюдаемы, поскольку среднее значение температуры тропиков составляет около 26 °С, а его регулярные годовые изменения около ±2 °С. Подчеркнем, что указанный тренд не имеет отношения к глобальному потеплению или похолоданию. Это «регулярное» изменение тем- пературы тропиков, вызванное 11-летним циклом солнечной активности, не было описано в литера- туре. В дальнейшем желательно выполнить более аккуратное сравнение резонансных и темпера- турных данных длительностью в солнечный цикл, 0 10 20 30 40 М 0,2 0,1 0,0 –0,1 –0,2 T ° I, дБ 2 3 0,2 0,1 0,0 –0,1 –0,2 1 А. П. Николаенко / Определение параметров мировых… _________________________________________________________________________________________________________________ 40 причем необходимо использовать данные о шу- мановском резонансе, записанные в обоих полу- шариях Земли. Надеемся, что в будущем удастся провес- ти подобную обработку и подтвердить, что гло- бальный электромагнитный резонанс действи- тельно может служить планетарным термомет- ром. Выводы. Таким образом, модель точеч- ного источника еще раз подтвердила свою рабо- тоспособность. Получены разумные оценки вре- менных изменений эффективной дистанции до источников по записям первого мода шуманов- ского резонанса. Сезонный широтный дрейф ми- ровых гроз оценивается величиной до 20°. Применение этой же модели к записям интенсивности колебаний первого мода позволи- ло оценить годовые изменения уровня мировой грозовой активности величиной в 1,5 раза. Эта оценка хорошо согласуется с данными независи- мых измерений и наблюдений. Подтверждена неодинаковая продолжи- тельность «электромагнитных» сезонов, отра- жающих перемещение гроз по Земле. Так, напри- мер, летнее (крайнее северное) положение гроз наблюдается в июне–сентябре, а зимнее – с фев- раля по март. Экспериментальные данные допускают иное объяснение: вариации обусловлены не ши- ротным дрейфом гроз, а изменениями эффектив- ной высоты ионосферы; однако эта интерпрета- ция требует отдельного более подробного рас- смотрения. Наиболее вероятный механизм сезонных и межгодовых изменений состоит в комбинации широтного дрейфа мировых гроз и вариаций вы- соты нижней ионосферы. Оба эффекта обуслов- лены влиянием Солнца. Использовав связь межгодового тренда кумулятивной интенсивности шумановского ре- зонанса и температуры суши, полученную по ре- гистрациям в Северном полушарии, удалось по- казать, что антарктические наблюдения могут свидетельствовать об уменьшении температуры суши в тропическом поясе на 1 °С в период ми- нимальной солнечной активности. Библиографический список 1. Nickolaenko A. P. Resonances in the Earth-ionosphere cavity / A. P. Nickolaenko and M. Hayakawa. – Dordrecht-Boston-L.: Kluwer Academic Publishers, 2002. – 380 p. 2. Nickolaenko A. P. Schumann resonance for tyros (Essentials of global electromagnetic resonance in the Earth–ionosphere cavity) / A. P. Nickolaenko and M. Hayakawa. – Tokyo- Heidelberg-N. Y.-Dordrecht-L., 2014. – Springer Geophys. Ser. XI. – 348 p. 3. Nickolaenko A. P. Study of the annual changes of global lightning distribution and frequency variations of the first Schumann resonance mode / A. P. Nickolaenko and L. M. Rabinowicz // J. Atmos. Terr. Phys. – 1995. – 57, N 11. – P. 1345–1348. 4. Parameters of global thunderstorm activity deduced from the long-term Schumann resonance records / A. P. Nickolaenko, G Sátori, V. Ziegler et al. // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. – 1998. – 60, N 3. – P. 387–399. 5. О возможности выбоpa модели миpовой гpозовой aктивности по нaблюдению шумaновских pезонaнсов / В. Н. Бормотов, Б. В. Лaзебный, А. П. Николаенко, В. Ф. Шульгa // Геомaгнетизм и aэpономия. – 1972. – 12, № 1. – P. 135–136. 6. Результаты сравнения экспериментальных наблюдений шумановского резонанса с моделью одного мирового гро- зового центра / Е. И. Яцевич, А. П. Николаенко, Л. М. Ра- бинович и др. // Изв. вузов. Радиофизика. – 2005. – 48, № 4. – Р. 283–298. 7. Pechony O. Relative importance of the day-night asymmetry in Schumann resonance amplitude records / O. Pechony, C. Price, A. P. Nickolaenko // Radio Sci. – 2007. – 42, iss. 2. – RS2S06 (12 р.). 8. Диагностика глобальной грозовой активности на основе многолетнего мониторинга сигналов шумановского резо- нанса на УАС / А. В. Колосков, Н. А. Бару, О. В. Буданов и др. // Укр. Антарктический журн. – 2013. – № 12. – С. 170–176. 9. Mushtak V. C. ELF propagation parameters for uniform mod- els of the Earth-ionosphere wavegiude / V. C. Mushtak, E. R. Williams // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. – 2002. – 64, iss. 18. – P. 1989–2001. 10. Sátori G. On the dynamics of the North–South seasonal mi- gration of global lightning // G. Sátori // Proc. 12th Intern. Conf. on Atmospheric Electricity. Global Lightning and Cli- mate. – Versailles, 2003. – P. 1–4. 11. Sátori G. On the dynamics of the North – South seasonal migration of global lightning / G. Sátori, E. R. Williams, D. J. Boccippio // AGU Fall Meeting. – San Francisco, 2003. – P. AE32A-0166. 12. Sátori G. Schumann resonance signatures of global lightning activity / G. Sátori, V. Mushtak, E. Williams // Lightning: Principles, Instruments and. – Dordrecht: Springer, 2012. – P. 347–386. 13. Recent studies of Schumann resonance and ELF transients / M. Hayakawa, A. V. Shvets, Y. Hobara, A. P. Nickolaenko // Lightning: Properties, Formation and Types. – N. Y.-L.-P.: Nova Science Publishers, Inc., 2010. – Chap. 3. – P. 1–33. 14. Global frequency and distribution of lightning as observed from space by the Optical Transient Detector / H. J. Christian, R. J. Blakeslee, D. J. Boccippio et al. // J. Geophys. Res. – 2003. – 108, iss. D1. – P. ACL 4-1–ACL 4-15. 15. Nickolaenko A. P. Universal and local time variations deduced from simultaneous Schumann resonance records at three widely separated observatories / A. P. Nickolaenko, E. I. Yatsevich, A. V. Shvets et al. // Radio Sci. – 2011. – 46, iss. 5. – RS5003 (12 p.) 16. Николаенко А. П. Спектры и волновые формы СНЧ-импуль- сов в резонаторе Земля–ионосфера при малых потерях / А. П. Николаенко // Радиофизика и электрон. – 2014. – 5(19), № 2. – С. 22–32. 17. The effect of a gamma ray flare on Schumann resonances / A. P. Nickolaenko, I. G. Kudintseva, O. Pechony et al. // Ann. Geophys. – 2012. – 30, N 9. – P. 1321–1329. 18. Evidence on a link between the intensity of Schumann reson- ance and global surface temperature / M. Sekiguchi, M. Haya- kawa, A. P. Nickolaenko, Y. Hobara // Ann. Geophys. – 2006. – 24, N 7. – P. 1809–1817. 19. Связь интенсивности шумановского резонанса со средней глобальной температурой суши / М. Секигучи, М. Хайа- кава, Я. Хобара и др. // Радиофизика и электрон.: сб. науч. тр. / Ин-т радиофизики и электрон. НАН Украины. – 2004. – 9, № 2. – С. 383–391. Рукопись поступила 14.01.2014. А. П. Николаенко / Определение параметров мировых… _________________________________________________________________________________________________________________ 41 A. P. Nickolaenko DEDUCING THE WORLD THUNDERSTORM ACTIVITY FROM THE SCHUMANN RESONANCE RECORD (ONCE AGAIN ABOUT POINT SOURCE MODEL IN SCHUMANN RESONANCE STUDIES) Application of the records of global electromagnetic (Schumann) resonance in the Earth–ionosphere cavity attracts the permanent attention, as it allows the assessment of the global cha- racteristics of the lower ionosphere and the dynamics of planetary thunderstorms by using a single or a small number of observato- ries. Solutions of the inverse problem are based on different ap- proaches. We use a simple model of a point source in the present study. The vertical profile of the atmosphere conductivity is de- scribed by the “knee” model. The source–observer distance and its variations were evaluated from the first Schumann resonance peak frequency observed in the horizontal components of the magnetic field, since this frequency is proportional to the distance from the source. After estimating the source range, one can obtain the sea- sonal changes in their intensity by using the observed energy of oscillations. We process a fragment of the records at the Ukrainian Antarctic station “Academician Vernadsky”. We show that the seasonal latitudinal drift of global thunderstorms is estimated by 20°, and annual changes in the level of global lightning activity reach the factor of 1.5. The unequal duration of the “electromag- netic seasons” is confirmed: the summer (the farthest northern position of global thunderstorms) lasts for 120 days, while the winter is about 60 days. The duration of spring is shorter than that of the fall. The estimates obtained reasonably agree with the Schumann resonance data, with the climatology data, and optical observations of lightning flashes from the Earth’s orbit. We also note that experimental results have an alternative interpretation, which implies the changes in the effective height of the lower ionosphere by a few kilometers. The most realistic mechanism of the observed changes must comprise both the latitudinal drift of global thunderstorms and the variations of the height of the ionos- phere. Both the processes are caused by variations in the solar activity. It is also noted that the inter-annual trends in the reson- ance intensity might be linked to the trends in the surface tempera- ture of the planet. Relevant estimate is given. Key words: Schumann resonance, point source model, source–observer distance, the global thunderstorm activity. О. П. Ніколаєнко ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ СВІТОВИХ ГРОЗ ІЗ ЗАПИСІВ ШУМАНІВСЬКОГО РЕЗОНАНСУ (ЩЕ РАЗ ПРО ТОЧКОВЕ ДЖЕРЕЛО В ДОСЛІДЖЕННЯХ ШУМАНІВСЬКОГО РЕЗОНАНСУ) Застосування записів глобального електромагнітно- го (шуманівського) резонансу в дослідженнях порожнини Земля– іоносфера постійно викликає інтерес, оскільки вони дозволя- ють оцінювати глобальні характеристики нижньої іоносфери та динаміку світових гроз за спостереженнями одного або декількох пунктів. Розв’язання зворотної задачі базується на різноманітних підходах. Ми використаємо найпростішу мо- дель точкового джерела. Для опису вертикального профілю провідності атмосфери використано «модель коліна». Дистан- ція джерело–приймач та її варіації оцінювалися за першою піковою частотою шуманівського резонансу, що спостерігався в горизонтальних компонентах магнітного поля, оскільки ця частота є пропорційною відстані до джерела. Оцінивши дис- танцію, можна отримати сезонні зміни інтенсивності джерел, якщо використати енергію спостережуваних коливань. Нами використано запис української антарктичної станції «Акаде- мік Вернадський». Показано, що сезонний дрейф світових гроз вздовж широти оцінюється величиною близько 20°, а річні зміни рівня світової грозової активності досягають 1,5 рази. Підтверджено неоднакову тривалість «електромагні- тних» сезонів: літнє розташування (крайнє північне) гроз сягає до 120 діб, а зимове – близько 60 діб. Тривалість весни, коли світові грози дрейфують з півдня на північ, коротші за тривалість осені. Отримані оцінки добре узгоджуються з да- ними незалежних реєстрацій шуманівського резонансу, з клі- матологічними даними й оптичними спостереженнями спала- хів блискавок на навколоземній орбіті. Існує альтернативне пояснення експериментальних результатів, що базується на змінах ефективної висоти нижньої іоносфери на величину в кілька кілометрів. Найбільш реалістичний механізм змін, що спостерігається, має містити як широтний дрейф світових гроз, так і варіації висоти нижньої іоносфери. Обидва процеси зумовлені змінною сонячною активністю. Відзначено також, що міжрічні зміни інтенсивності резонансу, які спостерігалися в Антарктиді, пов’язані з трендом температури суші в тропіч- ному поясі планети, і наведено відповідну оцінка. Ключові слова: шуманівський резонанс, точкове джерело, відстань джерело–приймач, світова грозова актив- ність.
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-106064
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	1028-821X
language	Russian
last_indexed	2025-11-30T14:38:23Z
publishDate	2014
publisher	Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України
record_format	dspace
spelling	Николаенко, А.П. 2016-09-16T05:29:53Z 2016-09-16T05:29:53Z 2014 Определение параметров мировых гроз по записям шумановского резонанса (еще раз о точечном источнике в исследованиях шумановского резонанса) / А.П. Николаенко // Радіофізика та електроніка. — 2014. — Т. 5(19), № 2. — С. 33-41. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. 1028-821X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/106064 537.87:550.380.2 Применение записей глобального электромагнитного (шумановского) резонанса в исследованиях полости Земля–ионосфера вызывает постоянный интерес, поскольку они позволяют оценивать глобальные характеристики нижней ионосферы и динамику мировых гроз по наблюдениям одного или нескольких пунктов. Решение обратной задачи строится на разнообразных подходах. Мы используем простейшую модель точечного источника. Для описания вертикального профиля проводимости атмосферы использована «модель колена». Дистанция источник–приемник и ее вариации оценивались по первой пиковой частоте шумановского резонанса, наблюдаемого в горизонтальных компонентах магнитного поля, поскольку эта частота пропорциональна расстоянию до источника. Оценив дальность, можно получить сезонные изменения интенсивности источников, если использовать энергию наблюдаемых колебаний. Нами использована запись украинской антарктической станции «Академик Вернадский». Показано, что сезонный дрейф мировых гроз по широте оценивается величиной около 20°, а годовые изменения уровня мировой грозовой активности достигают 1,5 раз. Подтверждена неодинаковая продолжительность «электромагнитных» сезонов: летнее (крайнее северное) положение гроз охватывает до 120 сут, а зимнее – около 60 сут. Продолжительность весны, когда мировые грозы дрейфуют с юга на север, короче, чем продолжительность осени. Полученные оценки хорошо согласуются с данными независимых регистраций шумановского резонанса, с климатологическими данными и оптическими наблюдениями вспышек молний на околоземной орбите. Застосування записів глобального електромагнітного (шуманівського) резонансу в дослідженнях порожнини Земля–іоносфера постійно викликає інтерес, оскільки вони дозволяють оцінювати глобальні характеристики нижньої іоносфери та динаміку світових гроз за спостереженнями одного або декількох пунктів. Розв’язання зворотної задачі базується на різноманітних підходах. Ми використаємо найпростішу модель точкового джерела. Для опису вертикального профілю провідності атмосфери використано «модель коліна». Дистанція джерело–приймач та її варіації оцінювалися за першою піковою частотою шуманівського резонансу, що спостерігався в горизонтальних компонентах магнітного поля, оскільки ця частота є пропорційною відстані до джерела. Оцінивши дистанцію, можна отримати сезонні зміни інтенсивності джерел, якщо використати енергію спостережуваних коливань. Нами використано запис української антарктичної станції «Академік Вернадський». Показано, що сезонний дрейф світових гроз вздовж широти оцінюється величиною близько 20°, а річні зміни рівня світової грозової активності досягають 1,5 рази. Підтверджено неоднакову тривалість «електромагнітних» сезонів: літнє розташування (крайнє північне) гроз сягає до 120 діб, а зимове – близько 60 діб. Тривалість весни, коли світові грози дрейфують з півдня на північ, коротші за тривалість осені. Отримані оцінки добре узгоджуються з даними незалежних реєстрацій шуманівського резонансу, з кліматологічними даними й оптичними спостереженнями спалахів блискавок на навколоземній орбіті. Application of the records of global electromagnetic (Schumann) resonance in the Earth–ionosphere cavity attracts the permanent attention, as it allows the assessment of the global characteristics of the lower ionosphere and the dynamics of planetary thunderstorms by using a single or a small number of observatories. Solutions of the inverse problem are based on different approaches. We use a simple model of a point source in the present study. The vertical profile of the atmosphere conductivity is described by the “knee” model. The source–observer distance and its variations were evaluated from the first Schumann resonance peak frequency observed in the horizontal components of the magnetic field, since this frequency is proportional to the distance from the source. After estimating the source range, one can obtain the seasonal changes in their intensity by using the observed energy of oscillations. We process a fragment of the records at the Ukrainian Antarctic station “Academician Vernadsky”. We show that the seasonal latitudinal drift of global thunderstorms is estimated by 20°, and annual changes in the level of global lightning activity reach the factor of 1.5. The unequal duration of the “electromagnetic seasons” is confirmed: the summer (the farthest northern position of global thunderstorms) lasts for 120 days, while the winter is about 60 days. The duration of spring is shorter than that of the fall. The estimates obtained reasonably agree with the Schumann resonance data, with the climatology data, and optical observations of lightning flashes from the Earth’s orbit. ru Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України Радіофізика та електроніка Распространение радиоволн, радиолокация и дистанционное зондирование Определение параметров мировых гроз по записям шумановского резонанса (еще раз о точечном источнике в исследованиях шумановского резонанса) Визначення параметрів світових гроз із записів шуманівського резонансу (ще раз про точкове джерело в дослідженнях шуманівського резонансу) Deducing the world thunderstorm activity from the schumann resonance record (once again about point source model in Schumann resonance studies) Article published earlier
spellingShingle	Определение параметров мировых гроз по записям шумановского резонанса (еще раз о точечном источнике в исследованиях шумановского резонанса) Николаенко, А.П. Распространение радиоволн, радиолокация и дистанционное зондирование
title	Определение параметров мировых гроз по записям шумановского резонанса (еще раз о точечном источнике в исследованиях шумановского резонанса)
title_alt	Визначення параметрів світових гроз із записів шуманівського резонансу (ще раз про точкове джерело в дослідженнях шуманівського резонансу) Deducing the world thunderstorm activity from the schumann resonance record (once again about point source model in Schumann resonance studies)
title_full	Определение параметров мировых гроз по записям шумановского резонанса (еще раз о точечном источнике в исследованиях шумановского резонанса)
title_fullStr	Определение параметров мировых гроз по записям шумановского резонанса (еще раз о точечном источнике в исследованиях шумановского резонанса)
title_full_unstemmed	Определение параметров мировых гроз по записям шумановского резонанса (еще раз о точечном источнике в исследованиях шумановского резонанса)
title_short	Определение параметров мировых гроз по записям шумановского резонанса (еще раз о точечном источнике в исследованиях шумановского резонанса)
title_sort	определение параметров мировых гроз по записям шумановского резонанса (еще раз о точечном источнике в исследованиях шумановского резонанса)
topic	Распространение радиоволн, радиолокация и дистанционное зондирование
topic_facet	Распространение радиоволн, радиолокация и дистанционное зондирование
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/106064
work_keys_str_mv	AT nikolaenkoap opredelenieparametrovmirovyhgrozpozapisâmšumanovskogorezonansaeŝerazotočečnomistočnikevissledovaniâhšumanovskogorezonansa AT nikolaenkoap viznačennâparametrívsvítovihgrozízzapisívšumanívsʹkogorezonansuŝerazprotočkovedžerelovdoslídžennâhšumanívsʹkogorezonansu AT nikolaenkoap deducingtheworldthunderstormactivityfromtheschumannresonancerecordonceagainaboutpointsourcemodelinschumannresonancestudies

Определение параметров мировых гроз по записям шумановского резонанса (еще раз о точечном источнике в исследованиях шумановского резонанса)

Репозитарії

Схожі ресурси