Введение
1 Глобальная электрическая цепь 29
1.1 Концепция глобальной электрической цепи 31
1.2 Источники формирования глобальной электрической цепи 38
1.3 Основные параметры атмосферного участка глобальной электрической цепи 48
1.4 Электрическое состояние приземного слоя атмосферы 51
1.4.1 Ионный состав и электропроводность 51
1.4.2 Процессы новообразования 55
1.4.3 Электродный эффект 58
1.4.4 Мелкомасштабные аэроэлектрические флуктуации приземного слоя 62
1.4.5 Крупномасштабные вариации атмосферного электрического поля 66
2 Экспериментальное исследование аэроэлектрических полей и токов в приземной атмосфере 72
2.1 Измерение атмосферных электрических полей и токов 73
2.2 Уравнение индукционного электростатического зонда 75
2.2.1 Уравнение нагруженного зонда 75
2.2.2 Уравнение индукционного электростатического датчика короткопериодных пульсаций аэроэлектрического поля 79
2.3 Электростатический флюксметр 83
2.3.1 Функциональная схема прибора 85
2.3.2 Основные технические характеристики прибора 88
2.4 Токовый коллектор 91
2.4.1 Эффективная площадь токового коллектора 93
2.4.2 Эффективная площадь токового коллектора для токов смещения и проводимости 97
2.5 Аэроэлектрические наблюдения в информационно- измерительном комплексе геофизической обсерватории 101
2.5.1 Среднеширотный информационно-измерительный комплекс 103
2.5.2 Локальная сеть сбора данных 107
2.5.3 Обработкам архивация данных 110
3 Аэроэлектрические структуры и спектры нижней атмосферы .. 113
3.1 Метод структурной функции в аэроэлектрических исследованиях 113
3.2 Структурная схема экспериментальной установки 125
3.3 Короткопериодные пульсации аэроэлектрического поля 130
3.3.1 Структурные функции короткопериодных аэроэлектрических пульсаций нижней атмосферы 133
3.3.2 Модель генерации короткопериодных пульсаций электрического поля в приземной атмосфере... 148
3.3.2.1 Генерация короткопериодных пульсаций в инерционном интервале 148
3.3.2.2 Генерация пульсаций электрического поля с масштабом, большим внешнего масштаба турбулентности 154
3.4 Аэроэлектрические структуры 155
3.5 Спектры пульсаций электрического поля приземной атмосферы 176
3.5.1 Методика и результаты эксперимента „ 178
3.5.2 Обсуждение результатов 189
3.5.3 Модели формирования спектров 192
3.5.3.1 Плотность заряда как пассивная примесь в однородной турбулентности. 192
3.5.3.2 Спектр флуктуации поля, порождаемых «структурированной» турбулентностью 194
3.6 Структуры и спектры турбулентных пульсаций аэроэлектрического поля 197
3.6.1 Методика наблюдений и предварительного анализа 201
3.6.2 Обсуждение результатов наблюдений 209
3.6.3 Модели генерации пульсаций аэроэлектрического поля 225
4. Вертикальные профили аэроэлектрических параметров нижней атмосферы 235
4.1 Вертикальные профили электрической проводимости в турбулентном приземном слое 236
4.1.1 Экспериментальная установка и метод измерения полярных проводимостей 238
4.1.2 Результаты эксперимента 243
4.1.3 Теоретические оценки параметров электродного эффекта над сушей 248
4.1.4 Обсуждение результатов 25 О
4.2 Формирование высотного профиля электрического поля слабоионизированной нижней атмосферы 253
4.2.1 Основные компоненты математической модели формирования высотных профилей 253
4.2.2 Результаты численного моделирования высотного профиля электрического поля нижней атмосферы 258
4.2.3 Восстановление высотного профиля аэроэлектрического поля нижней атмосферы , 263
4.3 Отклик атмосферного электрического поля на изменение проводимости в приземной атмосфере 266
4.3.1 Нестационарное электрическое поле атмосферы 267
4.3.2 Параметры модели и результаты численного моделирования 271
4.4 Выводы 277
5 Вариации атмосферного электрического поля и тока при естественных и антропогенных возмущениях 279
5.1 Вариации напряженности электрического поля атмосферы в области аврорального овала 279
5.1.1 Описание эксперимента 280
5.1.2 Суббури в градиенте потенциала атмосферного электрического поля 282
5.1.3 О связи вариаций электрического поля и тормозного рентгеновского излучения 288
5.1.4 Вариации электрического поля и видимые полярные сияния 290
5.2 Электрические поля и токи приземной атмосферы в условиях тумана 293
5.2.1 Вариации атмосферного электрического поля и тока в условиях тумана 295
5.2.2 Пространственно-временные структуры и спектры аэроэлектрических пульсаций в условиях тумана 301
5.2.3 Механизмы формирования аэроэлектрического состояния приземного слоя в условиях тумана 307
5.3 Вариации электрического состояния нижней атмосферы при мощных антропогенных воздействиях 313
5.3.1 Аэроэлектрические поля пылегазового облака промышленного взрыва 314
5.3.2 Вариации аэроэлектрического поля в окрестностях крупного пожара 321
5.4 Выводы 324
