Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 2. С. 209-220
Влияние солнечного и галактического космического излучения на атмосферные вихревые структуры
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: 07.02.2017
DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-2-209-220
Атмосфера Земли находится под воздействием тепловых и ионизующих источников. Загрязнения атмосферы, в частности, аэрозоли, влияют на нагрев атмосферы, ионизуются, конденсируют влагу. Гиротропия атмосферы связана с влиянием на движение частиц силы Кориолиса, а для заряженных частиц в геомагнитном поле – с влиянием силы Лоренца. Источники взвешенных частиц – аэрозолей разнообразны. В ячеистых пространственных распределениях ионизованных аэрозолей возбуждаются плазменные вихри. Максимум ионизации атмосферных частиц космическими лучами соответствует высотам образования тропосферной облачности. Конденсация влаги на аэрозольных частицах при ионизации частиц усиливается, поскольку эти частицы гидрофильны. Важная роль аэрозольной примеси проявляется в генерации плазменных вихрей и накоплении вихрями энергии и массы в атмосфере при конденсации влаги. Генезис циклонов и антициклонов связан с нелинейными взаимодействиями гидродинамических и магнитогидродинамических структур. Взаимодействие с плазменными вихрями происходит на роторном уровне. Поскольку процесс образования ионизующих частиц – каскадный, то влияние космического излучения на вихревые атмосферные процессы оказывается существенно нелинейным. Влияние ионизующих солнечных и галактических космических лучей на динамику плазменных атмосферных вихрей усиливается с нарастанием загрязнений атмосферы.
Ключевые слова: гиротропия, плазменные вихри, геомагнитное поле, электрическое поле атмосферы, аэрозольные частицы, космическое излучение
Полный текстСписок литературы:
- Абурджаниа Г.Д. Самоорганизация нелинейных вихревых структур и вихревой турбулентности в диспергирующих средах. М.: КомКнига, 2006. 328 с.
- Авдюшин С.И., Данилов А.Д. Солнце, погода и климат – обзор // Геомагнетизм и аэрономия. 2000. Т. 40. № 5. С. 3–14.
- 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.
- Бондур В.Г., Пулинец С.А. Воздействие мезомасштабных атмосферных вихревых процессов на верхнюю атмосферу и ионосферу Земли // Исследование земли из космоса. 2012. № 3. С. 3–11.
- Ижовкина Н.И. Плазменные вихри в ионосфере и атмосфере // Геомагнетизм и аэрономия. 2014. Т. 54. № 6. С. 817–828.
- 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.
- 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.
- 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.
- Ижовкина Н.И., Артеха С.Н., Ерохин Н.С., Михайловская Л.А. Спиральные токовые структуры в аэрозольной атмосферной плазме // Инженерная физика. 2016. № 7. С. 57–68.
- Карелин А.В. О возможности космического мониторинга процессов возникновения тропических ураганов // Вопросы электромеханики. 2009. Т. 111. С. 43–50.
- 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. 2014. Т. 11. № 2. С. 111–120.
- Михайловский А.В. Теория плазменных неустойчивостей. Т. 2. Неустойчивости неоднородной плазмы. М.: Атомиздат, 1977. 312 с.
- 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.
- Незлин М.В., Черников Г.П. Аналогия дрейфовых вихрей в плазме и геофизической гидродинамике // Физика плазмы. 1995. Т. 21. № 11. С. 975–999.
- Пудовкин М.И., Распопов О.М. Механизм влияния солнечной активности на состояние нижней атмосферы и метеорологические параметры – обзор // Геомагнетизм и аэрономия. 1992. Т. 32. № 5. С. 1–22.
- Редерер Х. Динамика радиации, захваченной геомагнитным полем. М.: Мир, 1972. 192 с.
- 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.
- Fierro A.O., Shao X.-M., Hamlin T., Reisner J.M., Harlin J. Evolution of eyewall convective events as indicated by intracloud and cloud-to-ground lightning activity during the rapid intensification of hurricanes Rita and Katrina // Month. Weather Rev. 2011. Vol. 139:5. P. 1492–1504.
- Izhovkina N.I., Artekha S.N., Erokhin N.S., Mikhailovskaya L.A. Interaction of atmospheric plasma vortices // Pure and Applied Geophysics. 2016. Vol. 173. Issue 8. P. 2945–2957.
- Leary L.A., Ritchie E.A. Lightning flash rates as an indicator of tropical cyclone genesis in the eastern north pacific // Month. Weather Rev. 2009. Vol. 137:10. P. 3456–3470.
- Miroshnichenko L.I. Solar cosmic rays // Astrophysics and Space Science Library. Kluwer Academic Publishers: Dordrecht. 2001. Vol. 260. 480 p.
- Molinari J., Moore P.K., Idone V.P., Henderson R.W., Saljoughy A.B. Cloud-to-ground lightning in hurricane Andrew // J. Geophys. Res. 1994. Vol. 99. P. 16665–16676.
- Monin A.S. Theoretical geophysical fluid dynamics. Dordrecht: Springer Netherlands. 1990.
- Pedlosky J. Geophysical fluids dynamics. New York: Springer, 1987. 710 p.
- Price C., Asfur M., Yair Yo. Maximum hurricane intensity preceded by increase in lightning frequency // Nature Geosci. 2009. Vol. 2:5. P. 329–332.
- Shumilov O.I., Vashenyuk E.V., Henriksen K. Quasi-drift effects of high-energy solar cosmic rays in the magnetosphere // J. Geophys. Res. 1993. Vol. 98. No. A10. P. 17423–17427.