• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
28.07.2023
СПбГУ
393

Обнаружен перспективный способ зондирования катастрофических явлений

4.9

Международная группа ученых, в состав которой вошел радиофизик Санкт-Петербургского университета, исследовала возможность применения резонанса Шумана для изучения окружающей среды. Оказалось, что его можно эффективно использовать для дистанционного зондирования гроз и различных катастрофических явлений.

Обнаружен перспективный способ зондирования катастрофических явлений
Обнаружен перспективный способ зондирования катастрофических явлений / ©Getty images / Автор: Наталья Федосеева

Результаты исследования опубликованы в научном журнале Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. Резонансом Шумана называют явление образования стоячих электромагнитных волн сверхнизких частот между поверхностью Земли и ионосферой – верхним слоем атмосферы, который отличается высокой концентрацией свободных электронов и ионов. Источником стоячих волн сверхнизких частот чаще всего выступают разряды молний.

Резонанс Шумана считается эффективным инструментом для изучения окружающей среды – например, с его помощью можно вести мониторинг всемирной грозовой активности. Конвекции атмосферы над нагретой землей создает облака, а мощная конвекция приводит к их электризации и возникновению гроз. Так, чем выше температура поверхности земли, тем сильнее конвекция над ней и тем сильнее электризуются возникающие облака.

Наблюдающийся в настоящее время рост температуры на планете может привести к увеличению интенсивности гроз и, соответственно, к возрастанию энергии колебаний глобального электромагнитного резонанса – резонанса Шумана.

Физики Санкт-Петербургского университета изучили, как можно использовать резонанс Шумана для дистанционного зондирования полевых источников вулканогенного происхождения – ударов молнии над вулканом Тонга в Полинезии во время его извержения 15 января 2022 года. Это извержение стало самым сильным на Земле за время проведения спутниковых наблюдений.

Как пояснил заведующий учебной лабораторией компьютерного моделирования СПбГУ Юрий Галюк, этот объект показателен, поскольку во время извержения вулкана рядом была зафиксирована так называемая «грязная гроза» – погодное явление, при котором в облаке пепла, поднимающегося из жерла вулкана, образуются молнии. Во время извержения Тонга была зафиксирована самая мощная молниевая активность за всю историю наблюдений и самая высокая частота разрядов – более 2600 вспышек в минуту, то есть более 40 вспышек за одну секунду. При этом в обычных условиях над океанами, где и расположен вулкан Тонга, грозы замечают примерно в десять раз реже, чем над континентами, и они менее мощные.

Исследователи сравнили данные, собранные во время извержения вулкана двумя наблюдательными пунктами в Италии, с компьютерной моделью полости «поверхность Земли – ионосфера», основанной на данных Всемирной сети локализации молний. Ученые проанализировали электромагнитное излучение в полосе резонанса Шумана, используя для этого вектор Умова – Пойнтинга – физическую величину, которая показывает направление движения потока энергии в электромагнитном поле.

Наблюдения показали, что электромагнитная волна, зафиксированная во время основной фазы извержения Тонга, исходила из компактной области вокруг вулкана – вулканического облака, в котором активно били молнии. Судя по полученным данным, извержение и сопровождавшая его «грязная гроза» увеличили наблюдаемый уровень мощности потока сверхнизких частот в шесть раз по сравнению со спокойным состоянием. Это означает, что уровень локальной грозовой активности в вулканическом облаке оказался значительно выше уровня грозовой активности, наблюдавшейся на всей остальной планете до взрывной фазы извержения и после ее окончания.

Исследователи пришли к выводу, что глобальный электромагнитный резонанс Шумана может служить эффективным инструментом для дистанционного зондирования катастрофических явлений, так как позволяет однозначно определить местонахождение компактных зон грозовой активности. При этом на наблюдаемые параметры глобального электромагнитного резонанса способны повлиять практически любые события, происходящие на планете – например, землетрясения, которые сказываются на физических свойствах тонкого слоя атмосферы между Землей и нижней ионосферой. Грозы в этом контексте рассматриваются учеными как источник естественного радиоизлучения.

«Изучать электромагнитные колебания на сверхнизких частотах – практически искусство, поскольку для приема таких волн требуется очень чувствительная аппаратура и соответствующая окружающая обстановка. Для наблюдений шумановского резонанса необходимо не только создать высокоточную аппаратуру, но и найти место для обсерватории с достаточно низким уровнем природных и индустриальных помех. Так, на показания может повлиять даже движение деревьев, животных или людей рядом с приемником, а добиться полного спокойствия в природных условиях практически невозможно», – пояснил радиофизик СПбГУ Юрий Галюк.

В исследовании приняли участие сотрудники Санкт-Петербургского государственного университета и Института физики Земли РАН, Института радиофизики и электроники имени А. Я. Усикова НАНУ, Харьковского национального университета имени В. Н. Каразина, Института сейсмоэлектромагнетики Хаякавы, Исследовательского центра по созданию устойчивых обществ b Исследовательского центра передовых беспроводных технологий и коммуникаций в Токио, Бергенского университета, Неаполитанского университета и Национального института ядерной физики, а также независимый исследователь из Кумьяна.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Один из старейших, крупнейших и ведущих классических университетов и один из важнейших центров науки, образования и культуры в России.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 11:06
НИУ ВШЭ

Энцелад — один из крупнейших спутников Сатурна, где потенциально может существовать внеземная микробная жизнь. Исследователи НИУ ВШЭ и ИКИ РАН вычислили характеристики пылевой плазмы и электрических полей, а также концентрацию фотоэлектронов вблизи поверхности спутника. Несмотря на удаленность Энцелада от Солнца, фотоэффект на его поверхности оказался важен для формирования пылевой плазмы.

Позавчера, 08:27
Александр Березин

Популярная гипотеза о доставке большого объема легких элементов на древнюю Землю с кометами и астероидами получила существенный удар: «импорт» был весьма невелик. Значит, вода и многое другое, необходимое для возникновения жизни, никогда не исчезали с лица нашей планеты.

18 июня
Сколтех

Ученые из Сколтеха, Цзилиньского университета и Центра передовых исследований в области науки и технологий высокого давления в Пекине (HPSTAR), а также их немецкие коллеги синтезировали и исследовали новый тип сверхпроводника с высоким содержанием водорода — супергидрид лантана типа A15 с формулой La4H23. Новый материал обладает сверхпроводимостью при температуре ниже −168 градусов и давлении в 1,2 миллиона атмосфер.

18 июня
Сколтех

Ученые из Сколтеха, Цзилиньского университета и Центра передовых исследований в области науки и технологий высокого давления в Пекине (HPSTAR), а также их немецкие коллеги синтезировали и исследовали новый тип сверхпроводника с высоким содержанием водорода — супергидрид лантана типа A15 с формулой La4H23. Новый материал обладает сверхпроводимостью при температуре ниже −168 градусов и давлении в 1,2 миллиона атмосфер.

Позавчера, 16:57
ПНИПУ

Шаровая молния — выдумка или реальное явление, что такое темная материя и как она влияет на массу Вселенной? Для чего предназначены узоры на кончиках пальцев? Как мы «заражаемся» зевотой и почему мы чихаем, глядя на солнце? Отчего правшей больше, чем левшей и что нужно, чтобы сработал эффект плацебо? Об этом рассказали ученые Пермского Политеха.

17 июня
Игорь Байдов

Американские военные планируют разработать психостимулятор, действие которого можно активировать в мозге с помощью ближнего ИК-излучения. Такая технология поможет пилотам ВВС США сохранять бдительность во время длительных боевых вылетов. Привыкания или побочных эффектов препарат вызывать не будет.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

27 мая
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

10 июня
Александр Березин

Исследователи из США выяснили, что примерно два миллиона лет назад Солнечная система захватила хвост облака холодного межзвездного газа. В результате гелиосфера сильно сжалась, дав галактическим лучам свободно облучать все планеты системы. Это должно было вызвать и серьезные проблемы с климатом.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно