Электромагнитные поля береговых, корабельных, акустических волн, течений и их использование для изучения Мирового океана

• Автор: Смагин, Виктор Павлович
• Шифр специальности: 05.08.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 198 с. : ил.

ГЛАВА 1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОЛЯ МОРСКИХ ВОЛН В ЭЛЕКТРОСТРАТИФИЦИРОВАННОМ ОКЕАНЕ ПОСТОЯННОЙ
ГЛУБИНЫ

§ 1 Постановка задачи об индукции электромагнитных полей

гидродинамическими источниками

§ 2 Поля, индуцированные потенциальными волнами

§ 3 Электромагнитная индукция волн цунами в электростратифицированном

океане
§ 4 Вариации геомагнитного поля длиннопериодными волнами при учёте мари- и геоэлектрического разрезов

ГЛАВА 2ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОЛЯ МОРСКИХ ВОЛН В ОКЕАНЕ

ПЕРЕМЕННОЙ ГЛУБИНЫ

§ 1 О характере магнитных вариаций в мелководных зонах

§ 2 Трансформация геомагнитных вариаций цунами на
шельфе
§ 3 Магнитное поле волнения в море переменной глубины
§ 4 Магнитные вариации, индуцированные береговой волной Стокса
§ 5 Возмущение геомагнитного поля кноидальными волнами
§ 6 Вариации геомагнитного поля
от морских волн в море с наклонным дном
ГЛАВА 3. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОЛЯ, ИНДУЦИРОВАННЫЕ
ВОЛНАМИ ОТ ИСКУСТВЕННЫХ ИСТОЧНИКОВ
§ 1 Электромагнитное поле пульсирующего подводного источника
§ 2 Корабельные волны. Гидродинамика и электродинамика
ГЛАВА 4. ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ В ОКЕАНЕ
§ 1 Акустические волны
§ 2 Пульсации электромагнитного поля на дне глубокого моря
§ 3 О генерации электромагнитного поля акустическим сигналом в волноводе с проводящей жидкостью
§ 4 Регистрация акустического сигнала в море электромагнитной антенной
ГЛАВА 5. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОЛЯ ТЕЧЕНИЙ
§ 1 О возможности изучения морских геоэлектрических разрезов по электромагнитным полям течений
§ 2 Зондирование дна океана электромагнитным полем
течения
§ 3. Определение электропроводности донных пород
океана по электромагнитному полю течения
§ 4 Электромагнитные поля, индуцированные вихревыми движениями в океане
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Электромагнитные поля в морях и океанах представляют собой совокупность полей различных источников, среди которых мы особо выделяем поля гидродинамического и акустического происхождения, которым посвящена данная работа. Эти источники в порядке возрастания частот таковы: крупномасштабные движения вод - течения, волны Россби, волны цунами, волны зыби, ветровые и корабельные волны, капиллярные и акустические волны. На физическое явление возникновения электромагнитного поля движущихся электропроводящих морских вод в магнитном поле Земли как на явление электромагнитной индукции первым указал великий Майкл Фарадей в первой половине 19 века. Практический интерес к морским электромагнитным полям возник только в середине XX века, более чем через сто лет после предсказания М.Фарадея. С одной стороны, это было связано с открытием электрических свойств у представителей ихтиофауны (А.Т. Миронов, В.В Шулейкин), а с другой стороны, с созданием аппаратуры, способной регистрировать слабые по величине морские электромагнитные поля (У.С.фон Арке, В.В. Новыш). Это способствовало началу теоретических исследований электромагнитных полей от разнообразных морских и океанских источников в 50-60-х годах (М.С Лонге -Хиггинс, М.Е. Штерн, X. Стоммел [17], А.Н. Тихонов, А.Г.

Свешников [49], В.М. Конторович [2, 3], Л.И. Дорман [12], А. Крус, Дж. Футтерман [27], Д.С. Фрэзер[28], Дж.Т. Уивер [30], Г.А. Фонарев [40], В.В. Сочельников [4]). В 60-е годы появляются первые экспериментальные работы этого же направления, так P.M. Деменицкая, и А.М. Городницкий на основе предложенного ими способа измерения вертикального распределения потенциала с помощью геофизической каротажной аппаратуры исследовали вертикальную структуру естественного электрического поля в водной толще океана, B.C. Шнеер осуществил измерение луннопериодических вариаций магнитного поля о. Хейса, В.В. Богородский [39], Г.А. Фонарев [40]

&2(х)
Н'(х)
А*)!
1 Н'(х) ю1
2 Н{х)+ gH{x)^
(2.1.5 б)
Уравнение (2.1.5 а) можно решить в квазиклассическом приближении Вентцеля-Крамерса-Бриллюэна (ВКБ). Известно, что условие применимости метода ВКБ выражается неравенством [196] к'2(х)бк(х)/бх«1. Тогда X (х) будет иметь такой вид:
дг(*)=

д/к(х)Н(х)
{А ехр (ік(х)сІх)+В ехр(- і )<&•)}.
(2.1.6)
Отсюда, в частности, следует известный закон изменения амплитуды а(х) волнения при изменении глубины моря - закон Грина- а(х)~РГ1/4(х). Действительно, функция к(х), которую можно считать волновым числом при плавном изменении глубины, в соответствии с (2.1.5 б) равна к(х)*со/^н(х), и тогда из (2.1.6) получаем закон Грина для амплитуды волны, а для длины волны следующую зависимость с изменением глубины:
Х(х)«—/^Н(х).

(2.1.7)
В случае моря постоянной глубины, то есть Н(х)=Но формула (2.1.6) метода ВКБ дает точное решение соответствующей задачи для потенциала.
Рассмотрим случай изменения глубины моря по линейному закону: Н(х^х, где q - тангенс угла наклона плоскости дна к плоскости невозмущенной поверхности моря. Вместо (2.1.3) и (2.1.4) будем иметь:
ф =гфо= ге'ШХ(х), Ф2 = Уе'ЫХ,Г(х), (2.1.3 а) хХ"(х) + (і - Vдх)Х,(х) + — (х) = 0, (2.1.4 а)