МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ НЕТУРБУЛЕНТНОГО ПРИЗЕМНОГО СЛОЯ

Аннотация

Представлена электродинамическая модель атмосферного приземного слоя, обуслов-
ленная действием электродного эффекта вблизи поверхности земли, и анализ ее уравнений
методами теории подобия. Отдельно рассмотрены математические модели электриче-
ского состояния приземного слоя в приближениях классического и турбулентного элек-
тродного эффекта. В математической постановке задач моделирования классического
электродного слоя сделан ряд обоснованных физических допущений, позволивших получить
аналитические решения уравнений. Получены аналитические формулы для расчетов про-
филей концентраций аэроионов, плотности объемного электрического заряда и напряжен-
ности электрического поля в электродном слое. В результате математического моделирования исследованы зависимости распределения электрических характеристик приземно-
го слоя от значений электрического поля, степени ионизации воздуха и аэрозольного за-
грязнения атмосферы. Показано, что отношение значений напряжённости электрического
поля на поверхности земли и на верхней границе электродного слоя практически постоян-
но. Усиление электрического поля, скорости ионизации воздуха и присутствие аэрозольных
частиц достаточной концентрации приводит к уменьшению толщины электродного слоя
и, как следствие, масштабов распределения его параметров. Повышение степени иониза-
ции увеличивает, а увеличение концентрации аэрозольных частиц в атмосфере уменьшает
значения плотности электрического заряда в приземном слое. Теоретические расчеты
хорошо согласуются с экспериментальными данными и результатами численного модели-
рования электрической структуры приземного слоя. Полученные в работе аналитические
формулы для расчетов электрических характеристик приземного слоя и результаты вы-
числений могут быть полезны при решении ряда прикладных задач геофизики, в частности
для мониторинга электрического состояния атмосферы.