Оценка энергии свечения ночного неба над грозовыми разрядами 1 Козак Л. В., 2 Одзимек А. Н., 1 Клоков И. С. 1 Козак Л. В., 2 Одзимек А. Н., 1 Клоков И. С. 1 Киевский национальный университет имени Тараса Шевченка, Киев, Украина 2 Институт геофизики Польской академии наук, Польша

Что мы видим в небе?

Подробнее:Кратковременные оптические явления СПРАЙТЫ Возникают на высотах км Распространяются до 40 км Большая часть вызвана +CG - разрядами Развитие во времени: мс ЭЛЬФЫ Формируются на высотах около 90 км Кольцо света распространяется до 300 км Формируются через ~0.3 мс после разряда Скорость порядка скорости света ГОЛУБЫЕ ДЖЕТЫ Очень редкое явление! Начинаются с вершин облаков Начальная скорость около 200 км/с Достигают высот км

Распределение молний по поверхности Земли Рис 1.1. Розподіл блискавок по поверхні Землі

Видео распределения гроз из МКС Milky way

Некоторые особенности образования грозовых облаков и развития грозы - основным источником энергии, питающей грозовую тучу, есть восходящие потоки теплого воздуха, насыщенные водяным паром, при конденсации которого и замерзании образованных водяных капель в облако выделяется скрытая теплота, которая усиливает конвекцию и восходящие потоки; - процесс электризации водных капель требует наличия в воздухе начальных "затравочных" ионов и заряженных аэрозольных частиц, которые возникают, главным образом, за счет космических лучей, радиоактивных газов и радиоактивности пород земной поверхности; -крупномасштабное пространственное разделение разноименных зарядов происходит благодаря наличию восходящих потоков теплого влажного ионизированного воздуха и воздействия гравитации; -электрические разряды в грозовых облаках инициируются галактическими космическими лучами сверхвысоких энергий, которые образуют широкие атмосферные лавины (ШАЛ).

Аппаратура для наблюдений 1. Камера – Watec LLTV (902H2) Объектив (16 мм f/1.4) Объектив (35 мм f/1.2) Объектив (50 мм f/0.75) 2. Видео захватчик USB (Pinnacle Dazzle DVD Recorder) 3. KIWI-Garmin GPS Receiver 4. Поворотное устройство 5. Компьютер с программой UFO

Изображение грозы из космоса

Некоторые результаты наблюдений

Метод получения калибровочной кривой Фотографии расфокусированной Веги Фотографии расфокусированной Веги 14

Значение потока который регистрирует камера где S об – площадь входного зрачка объектива, – телесный угол соответствующий расcфокусированным изображениям Веги, t – время экспозиции, E αLyr (λ) – спектральная плотность излучения Веги, k о ( ) – коэффициент пропускания оптики, p z (λ) – коэффициент пропускания атмосферы на заданном зенитном расстоянии, S кам (λ) – спектральный коэффициент чувствительности ПЗС, а 2 – 1 – спектральный диапазон чувствительности камеры. 15

Распределение энергии в спектре Веги Спектральная чувствительность фотоприемника ICX249AL Коэффициент пропускания атмосферы на зенитном расстоянии (z = 44°)

Калибровочная кривая

Изофоты свечения 18

Параметры грозовых разрядов Грозовой разряд Энергия W, 10 6 Дж Длит.свечения t свеч, сек Мощность P, 10 6 Вт Высота h, км ДатаВремя 111/08/0923:33: /08/0923:40: /08/0923:59: /08/0900:56: /08/0901:07: /08/0902:03: /08/0902:14: /08/0902:29:

Глобальная атмосферно- электрическая цепь I p = 1000 A, Δφ = 300 кB, j = 2· A/м 2 І гр = 0.1 – 6 А, N гр =

Основные уравнения для описания глобального атмосферного электрической цепи При условии: Т – характерный временной масштаб, L – характерный пространственный масштаб задачи, λ – проводимость атмосферы. =>

Основные параметры глобальной атмосферной электрической цепи Электропроводность атмосферы: Плотность электрического тока

+ электропроводности в области отрицательного и положительного зарядов грозового облака Потенциал системы грозовых облаков

Параметры моделирования Грозовые облака размещены в кубической области с ребром L = м Грозовые облака размещены в кубической области с ребром L = м α = 1/6400 м α = 1/6400 м q = ±20 Кл q = ±20 Кл Δz = 2000 м Δz = 2000 м h = м h = м Шаг расчета по координате – 100 м Шаг расчета по координате – 100 м

5400 м 5600 м

Результаты моделирования на высоте 5600 м Оценка энергии: Значение энергии: W ~ 0.6·10 9 Дж

Выводы В результате наблюдений на горе «Кошка» КрАО получено 56 видео с грозовыми разрядами над Черным морем. Из обработки 8-ми видео грозовых разрядов получено: энергия варьируется в пределах ( ) 10 6 Дж, энергия варьируется в пределах ( ) 10 6 Дж, длительность свечения сек, длительность свечения сек, мощность ( ) 10 6 Вт, мощность ( ) 10 6 Вт, высота появления 5.2 – 7 км. высота появления 5.2 – 7 км. Из численного моделирования квазиэлектростатического поля системы грозовых облаков с использованием модели Вильсона, определено, что расстояние затухания электрического поля созданного грозовой тучей составляет порядка 10 км, а максимально возможная энергия заданной системы 5 грозовых разрядов - 6·10 8 Дж.

Спасибо за внимание! Дякую за увагу!

Диаметр канала молнии равен примерно 1 см, температура в канале молнии около °С, продолжительность разряда доли секунды, ток молнии может достигать значений 1 млн А, напряженность поля пробоя (10-30) кВ/см.

Особенности образования грозовых облаков и молний - основным источником энергии грозового облака является скрытая теплота, выделяемая в результате замерзания капель воды; - электризация капель возникает преимущественно за счет космических лучей и радиоактивности пород земной поверхности; - крупномасштабное пространственное разделение разноименных зарядов происходит благодаря наличию восходящих потоков теплого влажного ионизированного воздуха и воздействия гравитации; - электрические разряды в грозовых облаках инициируются галактическими космическими лучами сверхвысоких энергий.

Динамика спрайтов: Високошвишкісна зйомка спрайту 13 серпня 2005 року 03:12:32 UT

Типы разрядов