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.