Obsewatoium Astoomicze UJ Zakład Fizyki Wysokic Eegii Istytut Fizyki UJ Zakład Doświadczalej Fizyki Komputeowej Akademia Góiczo-Huticza Kateda Elektoiki Adzej Kułak, Jausz Młyaczyk - Kateda Elektoiki AGH Staisław Micek, Zeo Nieckaz -IF UJ Adam Micalec, Staisław Zięba - OA UJ Modele popagacji al ELF a powiezci Ziemi Dweiczek - 7
Pla metody aalitycze 3D D alowód Ziemia - joosea jako węka seycza ozwiązaia dla węki seyczej węka seycza z tłumieiem węka seycza ze źódłem edukcja wymiau: alowód jako liia tasmisyja modele izycze liii tasmisyjyc ezoato seyczy modele umeycze popagacji modelowaie 3D modelowaie liii tasmisyjyc modele ezoatoa seyczego 3 ważiejsze wyiki lat ostatic owe spojzeie: popagacja ezoasowa pola pzyczyy asymetii pików popagacyjyc ozdzielaie al: metoda dekompozycji pola Dweiczek - 7
Metody aalitycze 3D - ówaia Maxwella [Scuma, 95] [Jackso, 975] D - ówaia Kicoa [Madde, Tompso 965]. [Joes, 97] [Bliok, 97] [Galejs 97] Dweiczek - 7
Rozwiązaia aalitycze - węka ideala Dweiczek - 7 kombiacja liiowa ukcji Bessela a + a cos, cos, cos, ϑ ϕ P k u ic E P u ic E P k u B + d d + + u c u d d d d + a a u u u + a c + a a c [Scuma, 95; Jackso, 975] [Bliok, 98],, ϕ
Rozwiązaia aalitycze - skończoe pzewodictwo ściay π µ σ δ η π 377 [ Ω] a,, ϕ Z impedacja powiezciowa Z η R Z + η R współczyik odbicia a zewętzej ściaie współczyik odbicia a ściaie wewętzej a + a Dweiczek - 7
Dygesja - odbicie al od ściay ściaa idealie odbijająca - gut R ściaa z wikaiem pola - joosea η δ µ σ R Z η Z + η Dweiczek - 7
Dygesja - posty ezoato Dweiczek - 7 popawka zależa od σ µ π δ l + λ δ l l δ + gdy jeda ściaa ideala wosi dyspesję i dyssypację l c F l + δ F l δ l δ
Dygesja - ie możliwe pzypadki odbicia ideale delta liie częstotliwości włase pzeciek wydłużeie, staty szeokie liie jedostoie otwaty wydłużeie wikaie pola do ściay pzewodzącej δ δ wydłużeie dyspesja staty obiżeie częstotliwości ezoasowyc szeokie pliki Dweiczek - 7
Dygesja - wauki bzegowe a częstotliwości ezoasowe węki pzesuięcie dyspesyje pzesuięcie z powodu tłumieia poszezeie Q zależe tylko od stat d t duży eekt - zędu 3% dla Q5 mały eekt - zędu.5% dla Q5 7.8 [Hz].5 [Hz].6 [Hz] Dweiczek - 7
δ µ σ Współczyik odbicia dla joosey [Hz] [ Ω] -5 δ σ σ [S/m] δ 48 [km] R.98 3D E η π H R Z η Z + η E x, t H x, t Z + i + i δ σ µ σ Dweiczek - 7
Rozwiązaia aalitycze dla węki tłumioej Dweiczek - 7,, E e E E,, M H H ϕ, E E e e ukcje włase E, M M ukcje włase H aktoyzacja
Rozwiązaia aalitycze dla węki tłumioej Dweiczek - 7 + a c Z µ Ω cos E P + Ω + Ω i i e Ω + i cos M P + częstości włase paamet szeokości liii ukcje włase E ukcje włase H
Rozwiązaia aalitycze dla węki tłumioej - podsumowaie Dweiczek - 7 Ω + i σ µ σ δ i i Z + + dla uciętej joosey częstotliwości ezoasowe Q δ Q δ potwiedzoy modelowo Z µ Ω + a c
Falowód Ziemia - Joosea jako liia tasmisyja z E ix L δ σ i 5 6 [S/m] δ µσ E z H y E gx głębokość wikaia x x σ g 4 [S/m] ala TEM powstają jedak składowe podłuże pola dyssypacja eegii Z E gx Z g H g + i y σ gδ g E ix Zi H Z i y i + σ δ i i ówaie dyspesji k Z g + Z i c µ i v p δ c
Falowód Z-J jako liia tasmisyja L R joosea C G gut poieważ << λ to liia tasmisyja D [Madde T., W. Tompso, 965] E x, y, z, t u x, y, t H x, y, z, t i x, y, t edukcja wymiau ówaia Maxwella ówaia telegaistów ówaie alowe KG Dweiczek - 7
Paamety liii Z-J H E wikaie pola H wikaie pola E upływość atmosey L µ H [H/m] R [Ω/m] w C ε w E [F/m] G [S/m] oddziaływaie pądów pola podłuże oddziaływaie powiezci aładowayc H + δ + δ i g + σ δ σ δ i i g g E + η σ H H 85 [km] 95 [km] dzień oc [Hz] E E 54 [km] 77 [km]
Pomiay paametów popagacji w zakesie ELF pomiay pola adajików doświadczalyc 45[Hz] 7[Hz] [Baiste 975] ezoas Scumaa α ok [db/mm/hz] Bestei 974.7 Baiste 975.4 Buows 977.8 Buke 99.5 Joes 999.75 Kulak i ii 3.3 c v p.64.759 l +.79 l. 64 α.63 Joes [999] Dweiczek - 7
Metody umeycze w badaiac ELF 3D - ówaia Maxwella FDTE - Fiite Dieece Time Dmai [Otsuyama et al. 3, Simpso ad Talove 4, Yag ad Pasko 5] TLM - Tasmissio Lie Matix [Jos 97] - opacowaie metody [Cistopoulos 995, 998] - ezoas Scumaa, D - ówaia Kicoa TDTE - Two Dimesioal Telegap Equatio [Madde, Tompso 965] [OA UJ 999] Dweiczek - 7
Metody umeycze - modelowaie popagacji ezoasowej modele umeycze 3D Z i a [Otsuyama et al. 3] [Simpso ad Talove 4] [Cumme 4] [Yag ad Pasko 5] model D TLM OA: modele umeycze D 7.5 x.5 J 37 węzłów T 75 liii D 7 modów ezoasowyc dziedzia: czas lub częstotliwość dowola ilość źódeł [Madde i Tompso 965] [Mustak, Boldi, Williams 999] [Killov i ii ] [Kulak i ii 3] [Moete i ii 3] [Pecoy 4] Dweiczek - 7
odległość od źódła Model SQ5-3.557 67 km - 33.558 378 km 3-44.4 4934 km 4-48.9 5354 km 5-54.35 635 km 6-6. 6667 km 7-65.376 764 km 8-7.59 7837 km 9-75.53 839 km - 8.46 8934 km - 85. 9469 km - 9. km 3-94.78 53 km 4-99.594 66 km 5-4.477 69 km 6-9.47 63 km 7-4.64 736 km 8 -. 3 333 km 9-5.685 3 965 km - 3.8 4 645 km - 38.59 5 399 km - 46.443 6 7 km 3-56.444 7 383 km 4-8. km 9 elemety x 6 km Dweiczek - 7
Model SQ5 3 4 5 6 7 8.. 5 5 5 3 35 4 45 5 55 Feq [Hz]
Model SQ5 - składowa H 6.7 Mm 3.3 Mm Dweiczek - 7
Model SQ5 - składowa H Dweiczek - 7
Ważiejsze wyiki badań widma popagacji ezoasowej są zależe od odległości i asymetycze 4 Bx - 3 7 km 8 Bx - 3 7 km pt - -4 au 6 4 blisko -6-8 -,,5,,5, 4 8 6 s Hz Bx - km Bx - km 8 8 6 4 pt - -4 au 6 daleko -6-8 -,,5,,5, s 4 8 6 Hz [3a] Dweiczek - 7
Ważiejsze wyiki częstotliwości maksimów popagacyjyc są zależe od odległości 8,3 Ez, l 4,8 Ez, l,4 Ez, l3 8, 8, 4,6 4,4,3,, Hz 8, 7,9 Hz 4, 4, Hz, 9,9 9,8 E z 7,8 3,8 9,7 9,6 7,7 3 6 9 5 8 3,6 3 6 9 5 8 9,5 3 6 9 5 8 deg deg deg Bz, l Bx, l Bx, l3 8, 4,8,6 8, 7,9 4,6 4,4 4,,4,, Hz 7,8 Hz 4, Hz 9,8 H x 7,7 7,6 3,8 3,6 3,4 9,6 9,4 9, 7,5 3 6 9 5 8 3, 3 6 9 5 8 9, 3 6 9 5 8 deg deg deg dla podstawowego modu magetyczego występuje eekt poiebieszczeia Dweiczek - 7
Nowy obaz: popagacja ezoasowa ozkład pola zależy od od odległości obsewato - źódło źódło δ, t ϕ, t ϕ, t + ϕ, t t es składowa tasmisyja składowa ezoasowa a ϕ obsewato ϕ es P cos 8 tylko składowa ezoasowa SWR Dweiczek - 7
Nowy obaz: popagacja ezoasowa do 5 Hz tłumieie tak małe, że ala obiega Ziemię wielokotie częstotliwości ezoasowe będą miały związek z obwodem Ziemi: π a popagacja popagacja ezoasowa ezoas Scumaa [Row 96] [Madde i Tompso 965] [Scuma 95] alowody ezoatoy ze źódłem ezoatoy ale biegące powyżej 5 Hz ale biegące i stojące 6-5 Hz ale stojące 6-5 Hz ówaie alowe ówaia alowe ze źódłem ówaie alowe łatwy aalityczie tudy aalityczie dość łatwy łatwy umeyczie śedi tudy umeyczie SWR SWR do SWR
Nowy obaz: idea dekompozycji pola δ, t metoda: dekompozycja pola a ϕ, + e ϕ + γ - częstości ezoasowe γ Q - szeokości pików * * γ - doboci modów pawdziwe paamety ezoatoa Dweiczek - 7
Realizm modeli - modele dolyc wastw joosey σ z e m e e z ν z ν z.8 e.5 z [Pels ad Pack, 959] pomiay lab [Kae, 96] pomiay akietowe [Belose ad Buk, 964] metoda odbiciowa Dweiczek - 7
Joosea - kee model Dweiczek - 7 k z k k z k z e z z e z a k b k < ; ; ς ς σ σ σ σ 8.3 [km].9 [km] 55 [km] b a ς ς k dla modelu jedoodego D - N [Pecoy 5]
Joosea - kee model wikaie pola M δ M E wikaie pola E L C µ w ε w M [H/m] [F/m] wylicza się E dz E i σ z M + i ε Im{ Im{ E M } } staty w C staty w L stąd c v p c v p α α Dweiczek - 7
Joosea - model empiyczy L L δ M M E E R R C C G G v p c E M α R Z a podstawie wielu pomiaów pola ELF w alowodzie Ziemia - joosea c v p.64.759 l +.79 l Joes [999] α.63.64 Dweiczek - 7
Joosea - asz model L L + χ R χ M M E E C C G model: TDTE metoda: D - FDTE L C µ ε w L w C metoda ówyc powiezci 3 4 c v c L C L C χ dae aeoomicze paamet swobody Dweiczek - 7
Joosea - asz model L L + χ R χ C C G c v.73 dla [Hz] Killov [999] χ 3.5 6 śedia watość w cyklu słoeczym [3] c v c + v δ gdzie δ χ L α a gdzie a χ C L Dweiczek - 7
Joosea - asz model c v.73 dla [Hz] Killov [999] χ 3.5 6 śedia watość w cyklu słoeczym [3] c..73 + 7836 v α.9 [db/mm] Dweiczek - 7
Poówaie modeli pędkości azowe 8 Hz Hz 4 Hz Hz 3 Hz c/v model SG3.38.3.89.7.54 c/v Joes.35.39.3.64.49 c/v Mustak.3.8.7 tłumieie * 8 Hz Hz 4 Hz Hz 3 Hz α model SG3.85.39.377.45.553 α Joes.38.75.34.48.556 Dweiczek - 7
Poówaie modeli częstotliwości ezoasowe empiia e b * 7.7 7.73 7.94 7.94 4. 4. 4. 3...45 doboci empiia Q e Q b Q * 4. 3.8 4. 4.9 5. 5. 6.3 3 6. 6.5 7.6 Dweiczek - 7
Podsumowaie Dweiczek - 7