ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 4. С. 157-167

Вихревые структуры в аэрозольной атмосферной плазме

Н.И. Ижовкина 1 , С.Н. Артеха 2 , Н.С. Ерохин 2 , Л.А. Михайловская 2 
1 Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН, Троицк, Россия
2 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Одобрена к печати: 26.08.2016
DOI: 10.21046/2070-7401-2016-13-9-157-167
При зондировании атмосферной облачности в ней обнаруживаются сильные электрические поля. Распределение токов определяется электрическими полями и проводимостью среды. В неоднородной гиротропной среде возникновение вихревых структур стохастически детерминировано. Гиротропия атмосферы и ионосферы связана с действием силы Кориолиса при вращении Земли и движением заряженных частиц в геомагнитном поле. В атмосфере наблюдаются вихри плазменной природы. Немонотонное расслоение неустойчивых плазменных неоднородностей приводит к образованию ячеистых структур. В полях градиентов давления мозаичной ячеистой топологии при ионизации частиц возможно проявление электрического поля плазменных вихрей. Важную роль в генерации атмосферных вихрей играют аэрозольные частицы. В работе учтено, что в аэрозольной плазме атмосферной облачности силы электромагнитного взаимодействия между элементами потоковой структуры способствуют интенсификации структуры (увеличению энергии и вовлечению в неё атмосферной массы) мощным плазменным вихрем. Взаимодействие плазменных спиральных токовых вихрей определяется их интенсивностью и геометрическими параметрами распределения в пространстве.
Ключевые слова: гиротропия, плазменные вихри, геомагнитное поле, электрическое поле атмосферы, аэрозольные частицы, ионосфера
Полный текст

Список литературы:

  1. Абурджаниа Г.Д. Самоорганизация нелинейных вихревых структур и вихревой турбулентности в диспергирующих средах. М.: КомКнига, 2006. 328 с.
  2. Бондур В.Г., Пулинец С.А., Ким Г.А. О роли вариаций галактических космических лучей в тропическом циклогенезе на примере урагана Катрина // ДАН. 2008. Т. 422. С. 244−249.
  3. Гдалевич Г.Л., Ижовкина Н.И., Озеров В.Д. Структура плазменной каверны в F-слое ионосферы на геомагнитном экваторе по данным спутника КОСМОС-900 // Космич. исслед. 2003. Т. 41. № 6. С. 596−606.
  4. Гдалевич Г.Л., Ижовкина Н.И., Озеров В.Д., Банков Н., Чапканов С., Тодориева Л. Плазменные неоднородности в неустойчивой внешней ионосфере по данным спутника Интеркосмос–Болгария-1300 // Космич. исслед. 2006. Т. 44. № 5. С. 438–443.
  5. Ерохин Н.С., Михайловская Л.А., Шалимов С.А. Об условиях прохождения внутренних гравитационных волн через ветровые структуры из тропосферы в ионосферу // Геофизические процессы и биосфера. 2012. Т. 11. № 4. С. 5–22.
  6. Иванов К.Г., Харшиладзе А.Ф. Динамика солнечной активности и аномальной погоды лета 2010 г. 1. Секторное становление и разрушение структуры антициклона // Геомагнетизм и аэрономия. 2011. Т. 51. № 4. С. 450–455.
  7. Ижовкина Н.И., Прутенский И.С., Пулинец С.А., Шютте Н.М., Плохова О.А., Клос З., Роткель Х. Потоки заряженных частиц и электромагнитное излучение в верхней авроральной ионосфере по данным эксперимента АПЭКС // Геомагнетизм и аэрономия. 2000. Т. 40. № 4. С. 53–59.
  8. Ижовкина Н.И. Потоки энергии и частиц в неустойчивой плазме с вихревыми структурами в верхней ионосфере в неоднородном геомагнитном поле // Геомагнетизм и аэрономия. 2010. Т. 50. № 6. С. 817–824.
  9. Ижовкина Н.И. Плазменные вихри в ионосфере и атмосфере // Геомагнетизм и аэрономия. 2014. Т. 54. № 6. С. 817–828.
  10. Ижовкина Н.И., Афонин В.В., Карпачев А.Т., Прутенский И.С., Пулинец С.А. Структура ионосферного провала для разных уровней геомагнитных возмущений и источники нагрева плазмы верхней дневной ионосферы // Геомагнетизм и аэрономия. 1999. Т. 39. № 4. С. 39–43.
  11. Ижовкина Н.И., Ерохин Н.С., Михайловская Л.А., Артеха С.Н. Особенности взаимодействия плазменных вихрей в атмосфере и ионосфере // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 4. С. 106–116.
  12. Михайловская Л.А., Ерохин Н.С., Краснова И.А., Артеха С.Н. Структурные характеристики электрической турбулентности при вертикальном профиле электрического поля с сильным всплеском // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014а. Т. 11. № 2. С. 111–120.
  13. Михайловская Л.А., Ерохин Н.С., Краснова И.А., Артеха С.Н. Структурные характеристики электрической турбулентности в грозовой облачности // Сборник трудов международной конференции MSS-14 «Трансформация волн, когерентные структуры и турбулентность». М.: Ленанд, 2014б. С. 424–429.
  14. Михайловский А.В. Теория плазменных неустойчивостей. Т. 2. Неустойчивости неоднородной плазмы. М.: Атомиздат, 1977. 312 с.
  15. Моисеев С.С., Сагдеев Р.З., Тур А.В., Яновский В.В. Теория возникновения крупномасштабных структур в гидродинамической турбулентности // ЖЭТФ. 1983. Т. 85. № 6 (12). С. 1979–1987.
  16. Незлин М.В., Черников Г.П. Аналогия дрейфовых вихрей в плазме и геофизической гидродинамике // Физика плазмы. 1995. Т. 21. № 11. С. 975–999.
  17. Шютте Н.М., Ижовкина Н.И. О динамике резонансных заряженных частиц в поле циклотронных волн // Космические исследования. 1989. Т. 27. № 1. С. 71–75.
  18. Artekha S.N., Belyan A.V. On the role of electromagnetic phenomena in some atmospheric processes // Nonlinear Processes in Geophysics. 2013. Vol. 20. P. 293–304.
  19. Kennel C.F., Ashour-Abdalla M. Electrostatic waves and strong diffusion of magnetospheric electrons // Magnetospheric plasma physics. Dordrecht: Reidel Publishing Co., 1982. P. 245–344.
  20. Kennel C.F., Engelman F. Velocity space diffusion from week plasma turbulence // Phys. Fluids. 1966. Vol. 9. No. 12. P. 2377–2388.