Библиографическое описание:Создание математической модели электрического поля в D-слое ионосферы Земли : описание проекта. - [Б. м. : б. и.], 2022. - Б. ц. - Текст : непосредственный. Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами
Аннотация:Математическое моделирование электрического поля в D-слое ионосферы Земли необходимо при анализе электрической связи ионосферы с атмосферой. В рамках Проекта будут построены модели четырех физических процессов с такой связью.?При изучении Глобальной электрической цепи важно построение картины прохождения токов из грозовых облаков в ионосферу. Часть пути эти токи проходят через D-слой ионосферы. Именно в нем происходит изменение их направления от близкого к вертикальному в верхней атмосфере до почти параллельного магнитному полю в Е- слое ионосферы. D-слой также определяет горизонтальное смещение и расширение области прихода этих токов в ионосферу по отношению к грозовому облаку. Особенно важен этот эффект для окрестности геомагнитного экватора. В рамках Проекта будет построена его количественная модель. ?Аналогичная модель будет построена для токов хорошей погоды в окрестности высоких гор. При этом будет определено горизонтальное смещение и расширение области ухода этих токов из ионосферы по отношению к рассматриваемому горному массиву.?Еще один важный с теоретической и прикладной точек зрения процесс, основанный на электрической связи ионосферы с атмосферой, обычно называется проникновением электрического поля из приземного слоя атмосферы в ионосферу. Он рассматривается при анализе возможности предсказания землетрясений на основе спутниковых измерений электрического поля. Исполнителями Проекта ранее построены модели такого проникновения в приближении горизонтально однородной ионосферы, которые, как и все известные нам модели других авторов, неприменимы в окрестности геомагнитного экватора. В рамках Проекта будет восполнен этот пробел.?В соответствии с одной из существующих гипотез ионосферные предвестники землетрясений следует искать не на спутниковых высотах, а в D-слое. Одним из механизмов реализации возмущения D-слоя является повышенная эманация радона в области подготовки землетрясения. Радон повышает проводимость воздуха и поэтому изменяется электрическое поле хорошей погоды в приземном слое, что, в свою очередь, вызывает изменение поля по всей высоте атмосферно-ионосферного проводника. Предполагается, что это изменение поля приводит к изменению электронной концентрации в D-слое, которое может быть обнаружено с земли. В рамках Проекта будет построена модель изменения электрического поля в D-слое, обусловленная повышением или понижением проводимости в приземной атмосфере.?Моделированию перечисленных явлений будет посвящен второй год работы по Проекту, поскольку сначала следует создать математический аппарат для численного решения задачи. Его создание необходимо, поскольку решение задачи электропроводности для D-слоя ионосферы в традиционной формулировке затруднено. С использованием метода декомпозиции области этот метод можно будет применить для решения задач в едином проводнике, состоящем из атмосферы и ионосферы. Таким способом будет создан основной математический аппарат для Проекта, поскольку эффективные методы решения задач электропроводности для атмосферы и лежащей выше D-слоя части ионосферы уже созданы ранее и находятся в распоряжении исполнителей. ?Будет создан комплекс программ на языке Фортран, предназначенный для численного решения задачи электропроводности в трехмерном проводнике с гиротропным тензором проводимости. Будет решаться эллиптическая краевая задача для системы уравнений, которая была ранее сформулирована авторами Проекта взамен традиционной задачи для уравнения электропроводности для электрического потенциала. Преимуществом новой формулировки является симметрия и положительная определенность оператора, что позволяет использовать энергетический метод решения. Эквивалентность вводимой при этом энергетической нормы аналогичным нормам в задачах для уравнения Пуассона делает возможным использование наиболее простых аппроксимирующих функций при создании метода конечных элементов, который сводит решение дифференциальных уравнений к решению системы линейных алгебраических уравнений. Для решения последней в комплексе будет использован многосеточный метод, известный как наиболее эффективный метод для эллиптических краевых задач. С помощью тестовых расчетов будет изучена сходимость численных решений к точным и скорость сходимости многосеточных итераций. При этом будут использованы трехмерные частные решения, ранее построенные исполнителями для горизонтально однородной ионосферы, имеющие высокую точность, а также аналитические решения, построенные при специальном виде высотной зависимости компонент тензора проводимости. Этой математической части работы будет посвящен первый год работы по Проекту.
Год издания:2022
Количество экземпляров:
Твёрдая копия издания отсутствует в фонде библиотеки
