Быстротечные оптические явления во время гроз и моделирование электрических полей в нижней атмосфере

Рубрика: 
Космическая и атмосферная физика
Шуенко, АВ, Козак, ЛВ, Ивченко, ВН
Косм. наука технол. 2010, 16 ;(2):23-34
https://doi.org/10.15407/knit2010.02.023
Мова публікації: Украинский
Анотація: 
Сделано общий обзор и анализ условий возникновения быстрых оптических явлений в атмосфере, а именно: спрайтов, эльфов, голубых джетов и молний вверх. Указано закономерности их появления и проявлений. Численно смоделированы квази-электростатические поля системы грозовых зарядов с использованием модели Вилсона. Получено, что в нижней атмосфере расстояние затухания электрического поля, созданного грозовой тучей, близка к 10 км, что совпадает с результатами прямых измерений. Проведено моделирование временной и пространственной динамики электрического поля при внесении единичного заряда в систему Земля - ионосфера и сравнение полученных результатов с аналитическим решением. Полученные результаты моделирования электростатических полей могут быть использованы для численного моделирования спрайтов и джетов.
Ключові слова: голубые джеты, молнии, спрайты, эльфы
Полный текст (PDF)
References: 
1.   Атмосфера: справочник. — Л.: Гидрометеоиздат, 1991. — 509 с.
2.   Barrington-Leigh C. P., Inan U. S., Stanley M., et al. Sprites directly triggered by negative lightning discharges // Geo-phys. Res. Lett. — 1999. — 26. — Р. 3605—3608
3.   Blanc E., Farges T., Roche R., et. al. Nadir observa­tions of sprites from the International Space Station // J. Geophys. Res. — 2004. — 109А, N 2. — doi:10.1029/ 2003JA009972.
4.   Boccippio D. J., Williams E. R., Heckman W. A., et al. Sprites, ELF transients, and positive ground strokes // Science. — 1995. — 269. — P. 1088.
5.   Cho M., Rycroft M. J. Computer simulation of the electric field structure and optical emission from cloud-top to the ionosphere // J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. — 1998. — 60. — P. 871—888.
6.   Fukunishi H., Takahashi Y., Kubota M., et al. Elves, lightning-inducted transient luminous events in the low­er ionosphere // Geophys. Res. Lett. — 1996. — 23. — P. 2157—2160.
7.   Füllekrug M., Mareev E. A., Rycroft M. J. Sprites, Elves and Intense Lightning Discharges // Phys. and Chemistry, II Mathematics, 2006, 5-42
8.   Greifinger C., Greifinger P. Transient ULF electric and magnetic fields following a lightning discharge // J. Geo-phys. Res. — 1976. — 81. — P. 2237.
9.   Hale L. C., Baginski M. E. Current to the ionosphere fol­lowing a lightning stroke // Nature. — 1987. — 329. — P. 814.
10. Harrison R. G., Carslaw K. S. Ion-aerosol-cloud processes in the lower atmosphere // Rev. Geophys. — 2003. — 41. — P. 227.
11. Illingworth A. J. Electric field recovery after lightning as the response of the conducting atmosphere to a field change // Quart. J. Roy. Meteorol. Soc. — 1972. — 98. – P. 604.
12. Inan U. S., Sampson W. A., Taranenko Y. N. Space-time structure of lower ionospheric optical flashes and ioniza-tion changes produced by lightning EMP // Geophys. Res. Lett. — 1996. — 23. — P. 1017.
13. Lyons W. A., Nelson T. E., Armstrong R. A., et. al. Upward electrical discharges from the tops of thunderstorms // Bull. Amer. Meteorol. Soc. — 2003. — 84. — P. 445— 454.
14. Lyons W. A., Nelson T., Williams E. R., et al. Charac­teristics of sprite-producting positive cloud-to-ground lightning during the 19 July STEPS mesoscale convective systems // Mon. Weather. Rev. — 2003. — 131. — P. 2417—2427.
15. Mazur V., Shao X.-M., Krehbeil P. R. «Spider» lightning in intracloud and positive cloud-to-ground flashes // J. Geophys. Res. — 1998. — 103. — P. 19811—19822.
16. Nagano I., Yagitani S., Miyamura K., et al. Full-wave analysis of elves created by lightning-generated electro­magnetic pulses // J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. — 2003. — 65. — P. 1024—1082.
17. Pasko V. P., Inan U. S., Bell T. F., Taranenko Y. N. Sprites produced by quasi-electrostatic heating and ionization in the lower atmosphere // J. Geophys. Res. — 1997. — 102. — P. 4529.
18. Pasko V. P., Stanley M. A., Mathews J. D., et al. Electri­cal discharge from a thunderstorm top to the lower iono­sphere // Nature. — 2002. — 416. — P. 152—154.
19. Rycroft M. J., Israelsson S., Price C. The global atmospher­ic electric circuit, solar activity and climate change // J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. — 2000. — 62. — P. 1563—1576.
20. Sentman D. D., Wescott E. M. Red sprites and blue jets: Thunderstorm-excited optical emissions in the strato­sphere, mesosphere, and ionosphere // Phys. Plasmas. — 1995. — 2. — P. 2514.
21. Uman M. A. The Earth and its atmosphere as a leaky sheri-cal capacitor // Amer. J. Phys. — 1974. — 42. — P. 1033.
22. Wescott E. M., Sentman D. D., Heavner, M. J., et. al. Blue starters, brief upward discharges from an intense Arkansas thunderstorm // Geophys. Res. Lett. — 1996. — 23. — P. 2153.
23. Wescott E. M., Sentman D. D., Heavner M. J., et al. Obser­vations of «columniform» sprites // J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. — 1998. — 60. — P. 733—740.

24. Wescott E. M., Sentman D. D., Stenbaek-Nielsen H. C., et al. New evidence for the brightness and ionisation of blue starters and blue jets // J. Geophys. Res. — 2001. — 106. — P. 21549—21554.