ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА I ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ АТМОСФЕРЫ 6
1.1 Современное состояние исследований электрического строения атмосферы 7
1.2 Образование ионов 10
1.2.1 Ионосфера 9
1.2.2 Нижние слои атмосферы 14
1.3 Проводимость атмосферы 14
1.4 Ток проводимости атмосферы 18
1.5 Напряженность электрического поля атмосферы 18
ГЛАВА II ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ АТМОСФЕРЫ ЗЕМЛИ ПОЛЯРНЫХ ШИРОТ 30
ГЛАВА III ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ АТМОСФЕРЫ 40
3.1 Описание измерительных приборов атмосферно электрических
характеристик 40
3.2 Анализ временной изменчивости электрических параметров атмосферы в
условиях хорошей погоды 57
3.3 Характерные значения электрических параметров в различных метеоусловиях 58
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 62
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 64
Актуальность темы. Атмосферное электричество имеет более чем 200-летнюю историю. Но можно утверждать, что изучение природы атмосферно-электрических явлений и процессов неизменно вызывало и продолжает вызывать живой интерес каждого, кто наблюдал проявление электрической активности в атмосфере. Несмотря на разнообразие применений, электростатические измерения не обеспечены в полной мере приборами и стандартами.
Ученые еще с древних времен начали интересоваться измерением электростатических полей в атмосфере. В частности, используя механические электроскопы, такими измерениями занимались М.В. Ломоносов и В. Рихман.
При измерениях напряженности электростатических полей в атмосфере было установлено, что она зависит не только от времени измерения (дня или ночи) или высоты над землей, а и от места, где это происходит.
Проблема измерения электростатического поля возникает в разных отраслях промышленности. Например, при использовании синтетических материалов, где может накапливаться электрический заряд, что может привести к непредсказуемым последствиям. На некоторых объектах, например на самолетах во время полета, электрические поля могут достигать опасных значений при приближении самолета к земле или к другому объекту с противоположным зарядом.
В последнее время это стало волновать и космическую отрасль из-за опасности электрических полей в местах запуска ракет. Также из-за стремительного роста числа линий электропередачи, на которых уровни передач напряжения могут достигать 1000 кВ, привели к необходимости изучения влияния низкочастотных полей как на людей, так и на окружающую среду.
Таким образом, в настоящее время исследование электрического поля атмосферы является актуальной задачей.
Целью написания выпускной квалификационной работы является исследование электрического поля атмосферы.
При написании выпускной квалификационной работы были поставлены следующие задачи:
1. Изучить электрические параметры атмосферы;
2. Изучить особенности электромагнитного поля атмосферы земли полярных широт;
3. Собрать данные экспериментальных исследований атмосферно электрических характеристик Кольского полуострова и провести их анализ.
Объектом исследования является атмосферно-электрические процессы на Кольском полуострове.
В процессе написания ВКР были изучены, собраны и проанализированы различные источники по вопросу измерения напряженности электростатических полей в атмосфере.
Диплом состоит из ведения, трех глав и заключения. В первой главе рассматриваются электрические параметры атмосферы. Во второй главе описываются особенности электромагнитного поля атмосферы земли полярных широт. В третьей главе - экспериментальные исследования напряженности электрического поля атмосферы. В заключении сформулированы основные выводы проведенного исследования.
Таким образом, электрическое поле атмосферы очень изменчиво. При этом важно разделять глобальные (т.е. планетарного масштаба), региональные и локальные электрические поля. Последние, в свою очередь, напрямую связаны как с изменениями ионно-аэрозольного состава, так и с физическими условиями среды.
Важной частью изучения закономерностей поведения формирования электродного слоя атмосферы является исследование вертикального распределения основных атмосферно-электрических характеристик, в частности объемного заряда, а следовательно и напряженности поля.
Электрическое поле в каждой точке наблюдения создается глобальной составляющей, связанной с разностью потенциалов между ионосферой и земной поверхностью и локальной, связанной с появлением объемных зарядов, т.е. наблюдаемое электрическое поле вблизи земной поверхности является результатом суперпозиции глобального поля атмосферы и полей объемных зарядов, образующихся в атмосфере в результате различных процессов.
Все элементы атмосферного электричества испытывают временные вариации различных масштабов. Наиболее характерными из них являются суточные вариации градиента потенциала электрического поля.
В результате выполнения работы установлено, что плохие погодные условия существенно влияют на напряженность электрического поля атмосферы.
При условиях хорошей погоды напряженность электрического поля атмосферы относительно стабильна.
Минимальных значений она достигает до восхода Солнца, а максимальных - во время заката.
В результате написания выпускной квалификационной работы были выполнены следующие задачи:
1. Изучены электрические параметры атмосферы;
2. Изучены особенности электромагнитного поля атмосферы земли полярных широт;
3. Выполнено описание измерительных приборов атмосферно электрических характеристик и привести экспериментальные исследования, выполнить их анализ.
