Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 1. С. 252-259
Электростатические возмущения неоднородной аэрозольной плазмы и устойчивость атмосферных вихрей
Н.И. Ижовкина
1 , С.Н. Артеха
2 , Н.С. Ерохин
2, 3 , 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
3 Российский университет дружбы народов, Москва
Одобрена к печати: 21.01.2020
DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-1-252-259
Атмосфера Земли находится под постоянным воздействием различных ионизующих источников. Ионизация аэрозоля в стратосфере и верхней тропосфере высыпающимися частицами космических лучей усиливает вихревую активность атмосферы. Важная роль заряженной аэрозольной примеси проявляется в генерации плазменных вихрей и накоплении вихрями энергии и массы в атмосфере при конденсации влаги. В работе показано, что в плазменных неоднородностях возбуждаются немонотонные электростатические возмущения. Аналитические решения представлены для плазмы без магнитного поля. Применительно к атмосфере такие решения соответствуют возбуждению электростатических возмущений вдоль силовых линий геомагнитного поля. Расчёты выполнены в приближениях горячей и холодной плазмы. В электрических полях неоднородность распадается на ячеистую структуру. При неоднородном нагреве структуры генерируются ансамбли плазменных вихрей. Электрические поля в направлении вдоль геомагнитного поля ускоряют взаимодействие плазменных вихрей в геомагнитной силовой трубке. Усиливается вихревая активность атмосферы при взаимодействии плазменных вихрей с вихрями Россби. В аналитических расчётах диэлектрической проницаемости неоднородной плазмы использовано кинетическое приближение, при этом учитывается распределение частиц по скорости. Устойчивость и упругость атмосферных вихревых структур связана с электрическими полями в неустойчивой аэрозольной плазме.
Ключевые слова: вихревая активность атмосферы, ячеистые структуры аэрозольной плазмы, геомагнитное поле, кинетическое приближение в неоднородной плазме
Полный текстСписок литературы:
- Арумов Г. П., Бухарин А. В. Использование ненормализованных моментов для определения статистических параметров несферических частиц по их изображениям // Измерительная техника. 2017. № 11. C. 22–26.
- Бондур В. Г., Пулинец С. А., Ким Г. А. О роли вариаций галактических космических лучей в тропическом циклогенезе на примере урагана Катрина // Докл. Акад. наук. 2008. Т. 422. № 2. С. 244–249.
- Гинзбург А. С., Губанова Д. П., Минашкин В. М. Влияние естественных и антропогенных аэрозолей на глобальный и региональный климат // Российский хим. журн. 2008. Т. 52. № 5. С. 112–119.
- Ижовкина Н. И. Плазменные вихри в ионосфере и атмосфере // Геомагнетизм и аэрономия. 2014. Т. 54. № 6. С. 817–828.
- 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.
- Ижовкина Н. И., Артеха С. Н., Ерохин Н. С., Михайловская Л. А. Влияние солнечного и галактического космического излучения на атмосферные вихревые структуры // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 2. С. 209–220.
- Ижовкина Н. И., Артеха С. Н., Ерохин Н. С., Михайловская Л. А. Аэрозоль и активность вихрей в атмосфере // Геофизические процессы и биосфера. 2018. Т. 17. № 4. С. 5–25.
- Синкевич О. А., Маслов С. А., Гусейн-заде Н. Г. Электрические разряды и их роль в генерации вихрей // Физика плазмы. 2017. Т. 43. № 2. С. 203–226.
- Шалимов С. Л. Атмосферные волны в плазме ионосферы. М.: ИФЗ РАН, 2018. 390 с.
- Artekha S. N., Belyan A. V. On the role of electromagnetic phenomena in some atmospheric processes // Nonlinear Processes in Geophysics. 2013. V. 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 // Monthly Weather Review. 2011. V. 139. No. 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. V. 173. No. 8. P. 2945–2957.
- Izhovkina N. I., Artekha S. N., Erokhin N. S., Mikhailovskaya L. A. Influence of Cosmic Ray Invasions and Aerosol Plasma on Powerful Atmospheric Vortices // Physical Science Intern. J. 2019. V. 23. No. 2. P. 1–13.
- Leary L. A., Ritchie E. A. Lightning flash rates as an indicator of tropical cyclone genesis in the eastern north pacific // Monthly Weather Review. 2009. V. 137. No. 10. P. 3456–3470.
- Price C., Asfur M., Yair Yo. Maximum hurricane intensity preceded by increase in lightning frequency // Nature Geoscience. 2009. V. 2. No. 5. P. 329–332.