Естественнонаучные проблемы Арктического региона : шестая региональная научная студенческая конференция, Мурманск, 13-14 мая 2005г. : труды конференции. Мурманск, 2006.

ИЗУЧЕНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТРУКТУРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ В ПРИЗЕМНОМ СЛОЕ АТМОСФЕРЫ Ахметов О.И. Кольский филиал Петрозаводского государственного университета 184209, г. Апатиты, ул. Космонавтов, 3 В настоящее время в мире ведутся активные исследования атмосферы. Атмосфер­ ное электричество - одно из важнейших фундаментальных направлений атмосферной физики, привлекающее большое внимание ученых в течение многих лет [1]. Несмотря на солидный объем выполненных исследований, глубокого понимания физических процессов формирования глобальной электрической цепи, особенно в области высоких широт, до сих пор не достигнуто. Для изучения атмосферного электричества в Полярном геофизическом институте (ПГИ) была создана экспериментальная установка, состоящая из антенны атмосферных токов и системы сбора данных [2]. Антенна имеет два плеча, разнесенных на расстоя­ ние двадцать метров для разделения сигналов глобальной электрической цепи и шумов приземного слоя. Для нескольких выделенных суток с различными погодными усло­ виями были построены и проанализированы спектры мощности и когерентности вариа­ ций электрического поля у земной поверхности, измеренные разнесенными плечами антенны. К проблемам, возникающим при выборе места установки антенных устройств, от­ носится оценка степени влияния неровностей поверхности непосредственно вблизи ан­ тенны и самой антенны на пространственную структуру электрического поля. Заметное изменение его структуры способно существенно изменить характеристики антенны, что в свою очередь может повлиять на результаты измерений. В данной работе для мо­ делирования искажений, вызванных сложной топографией, используется алгоритм численного расчета эквипотенциальных поверхностей, вектора напряженности и векто­ ра плотности тока в квазистатическом приближении для области, ограниченной сверху и снизу условиями Дирихле, а с боков условиями Неймана. Внутри области задается объёмная концентрация положительных и отрицательных ионов. Краткое описание численной модели Пространственное распределение потенциала скалярного статического поля, соз­ даваемого поверхностью произвольной формы и произвольно заданной объемной кон­ центрацией положительных и отрицательных ионов находится, как численное решение уравнения Пуассона в правой части которого плотность зарядов выражена через заряды и объемные концентрации ионов разных сортов. А<Р= - ^ і ' пі ’ С1) где Ц і - заряд, п ~ объемная концентрация ионов данного сорта, г - сорт ионов, А - оператор Лапласа. Решение уравнения (1) находится методом итераций [3] по шаблону: .. _ч_ < ^ x + k y ,z )+ < }(x -h y ,z )+ (^ x ,y + k z )+ (^ x ,y -h ,z )+ (^ x ,y ,z + h )+ (^ x ,y ,z -h ) _ h 2 ^ <flx,y,z) ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- + — 2J r n, ( 2 ) 69