Примеры измерения импульсной компоненты электромагнитного поля ОНЧ-диапазона на фоне сейсмической активности. Часть 2

Работа является продолжением тематики изучения влияния гелиогео­физических факторов на амплитудно-частотные характеристики естественного электромагнитного поля ОНЧ-диапазона и, в частности, продолжением работы «Примеры измерения импульсной компоненты электромагнитного поля ОНЧ-диапазона на фоне сейсмической активности» (Современная электроника. 2025. № 7. С. 39–43) [3].

В статье представлены в различных временны́х масштабах экспериментальные данные импульсной компоненты естественного электромагнитного поля (И.К. Э-М. П.) ОНЧ-диапазона (600...3600 Гц), синхронно зарегистрированные на двух разнесённых по широте авроральных обсерваториях ПГИ Баренцбург (78,08°, 14,2°; арх. Шпицберген) и Ловозеро (67,97º, 35,08º; Мурманская обл., РФ).

Данные представлены на фоне сейсмической активности районов расположения обсерваторий и магнитограмм Hx, Hy, Hz, полученных на обсерваториях сети IMAGE (The International Monitor for Auroral Geomagnetic Effects); LYR (Longyearbyen TGO 78,20º, 15,82º); MUO (Muonio FMI 68,02º, 23,53º) [4]. Использован архивный календарь сейсмической активности (https://www.norsar.no/extranet/) для районов с географическими координатами: (68±10°, 35±10°) и (78±10°, 14±10°) [5].

На рис. 1, 2 в виде цветового оттенка и в виде отдельной шкалы рис. 3, 4 обозначены отрезки времени суток, когда нижняя ионосфера (h < 90 км) освещена Солнцем (расчёт временны́х интервалов произведён без учёта оптической рефракции).

При оценке временнóй зависимости между э-м импульсом и началом сейсмического события из-за физической природы исследуемого сигнала и технических характеристик приёмно-регистрирующей аппаратуры необходимо учитывать следующие факторы.

Естественные э-м импульсы ОНЧ-диапазона из-за разной своей физической природы (хоры, шипения, поле атмосфериков, сейсмические удары) имеют большой динамический диапазон и значительно по амплитуде могут отличаться друг от друга [3]. Поэтому один вид импульсного излучения может маскировать другой.

При цифровой обработке сигнала при идентификации э-м импульса как результата сейсмического удара И.К. – Hx, Hy задаёмся амплитудным порогом напряжённости поля, превышение которого даёт основания предположить его сейсмическую природу.

В связи с тем, что в качестве регистратора исследуемого сигнала использовался последовательный анализатор спектра импульсного сигнала ПАС [2], для определения временны́х характеристик сигналов, необходимо учитывать АВХ каждой спектральной линии регистрируемого импульсного ОНЧ-сигнала.

Основные характеристики ПАС [2]:

• полоса частотного анализа ∆F = 600…3600 Гц;
• значения резонансных частот перестраиваемого фильтра (Гц): 613, 750, 909, 1050, 1204, 1350, 1500, 1650, 1795, 1945, 2091, 2200, 2386, 2682, 2978, 3273, 3601;
• полоса пропускания анализирующего фильтра 2∆f_0,7 = 200 Гц;
• длительность цикла последовательного анализа: T_a ≈ 18 с.

Если принять во внимание, что спектр исследуемого импульсного сигнала в диапазоне частот (600…3600 Гц) имеет непрерывный характер, то использование АВХ каждой спектральной линии канала ПАС при определении временны́х параметров сигнала позволяет оценить временно́й сдвиг ∆T между началом землетрясения и э-м импульсом И.К. – Hx, Hy.

В данной работе в алгоритме распознавания природы принятого импульсного сигнала был использован как одноуровневый И.К. – Hx, Hy (рис. 1, 2), так и двухуровневые И.К. – L – Hx, Hy и И.К. – Hx, Hy пороги распознавания (рис. 3–6).

Ниже приведены в различных временны́х масштабах для разных массивов данных результаты обработки импульсной компоненты ОНЧ-сигнала, одновременно зарегистрированного на двух разнесённых по широте обсерваториях ПГИ.

1. Массив данных:
(01–10).11.2019.

Пороговые значения напряжённости поля И.К. – Hx, И.К. – Hy представлены в табл. 1, 2 (обс. ПГИ Ловозеро) и в табл. 3, 4 (обс. ПГИ Баренцбург).

2. Массив данных:
05.11.2019.

В табл. 5–8 представлены двухуровневые пороговые значения напряжённости э-м поля для каждой импульсной компоненты исследуемого сигнала [(И.К. – Hх – L, И.К. – Hх) и (И.К. – Hу – L, И.К. – Hу)] и для каждой спектральной линии FКАН соответственно для обсерваторий Ловозеро и Баренцбург.

По результатам регистрации импульсной компоненты ОНЧ-сигнала (рис. 1–4) можно оценить значения амплитуды компонент (Hx, Hy, Hz) магнитного поля Земли и условия освещённости нижней ионосферы, при которых были зарегистрированы э-м импульсы, природа которых может быть объяснена сейсмической активностью района.

3. Массив данных:
(16:00–19:00).05.11.2019.

На основании экспериментальных данных (рис. 5, 6) ниже приводятся значения временно́го сдвига ∆T между началом импульса Э-М. П. и началом сейсмического события.

Обс. ПГИ Ловозеро: 67,97º, 35,08º (рис. 5).

Сектора сейсмических событий: (Latitude)º, (Longitude)º, (Magnitude) [5]

Q1: [(60…76)º, (30…40)º, (0,6…8,0)];
Q2: [(60…76)º, (20…50)º, (0,6…8,0)].

a) Компонента Hx:

∆T_x1 = t_и.к.–Hx [1640] – t_Q1[(1644), 73º/39º, 2,22] = 4 мин;
∆T_x2 = t_и.к.–Hx [1711] – t_Q1[(1714), 71º/33º, 2,50] = 3 мин;
∆T_x3 = t_{и.к.–L–Hx} [1736] – t_Q2[(1736), 67º/27º, 3,17] = 0 мин;
∆T_x4 = t_{и.к.–L–Hx} [1805] – t_Q2[(1807), 79º/16º, 0,77] = 2 мин;
∆T_x5 = t_и.к.–Hx [1808] – t_Q2[(1812), 67º/20º, 1,78] = 4 мин.

б) Компонента Hy:

∆T_y1 = t_и.к.–Hy [1610] – t_Q2[(1612), 79º/15º, 0,47] = 2 мин;
∆T_y2 = t_{и.к.–L–Hy} [1612] – t_Q2[(1615), 78,3º/18º, 1,4] = 3 мин;
∆T_y3 = t_и.к.–Hy [1708] – t_Q1[(1709), 69º/30º, 0,99] = 1 мин;
∆T_y4 = t_и.к.–Hy [1729] – t_Q1[(1731), 66º/34º, 3,09] = 2 мин;
∆T_y5 = t_{и.к.–L–Hy} [1755] – t_Q2[(1758), 79º/37º, 2,12] = 3 мин;
∆T_y6 = t_{и.к.–L–Hy} [1821] – t_Q1[(1824), 68º/35º, 1,45] = 3 мин.

Обс. ПГИ Баренцбург 78.08°, 14.2° (рис. 6).

Q1: [(70…86)º, (09…19)º, (0,6…8,0)];
Q2: [(70…86)º, (05…25)º, (0,6…8,0)].

a) Компонента Hx:

∆T_x1 = t_и.к.–Hx [1608] – t_Q1[(1612), 78,7º/18,6º, 0,47] = 4 мин;
∆T_x2 = t_{и.к.–L–Hx} [1612] – t_Q1[(1615), 78,6º/18,1º, 1,40] = 3 мин;
∆T_x3 = t_и.к.–Hx [1627] – t_Q1[(1629), 78,6º/18,7º, 0,91] = 2 мин;
∆T_x4 = t_и.к.–Hx [1645] – t_Q1[(1646), 79,8º/13,6º, 1,42] = 1 мин.

б) Компонента Hy:

∆T_y1 = t_и.к.–Hy [1713] – t_Q2[(1714), 71º/33º, 2,50] = 1 мин;
∆T_y2 = t_и.к.–Hy [1713] – t_Q1[(1716), 78,3º/09,1º, 1,72] = 3 мин;
∆T_y3 = t_и.к.–Hy [1837] – t_Q2[(1840), 75,8º/25,1º, 1,80] = 3 мин;
∆T_y4 = t_{и.к.–L–Hy} [1849] – t_Q1[(1852), 76,2º/10,8º, 0,54] = 3 мин;
∆T_y5 = t_{и.к.–L–Hy} [1854] – t_Q2[(1859), 67,8º/20,7º, 1,42] = 5 мин.

На основании приведённых измерений [(16:00–19:00).05.11.2019] на двух разнесённых по широте обсерваториях: ∆T ≈ (0–5) мин.

Хочется надеяться, что приведённые экспериментальные данные импульсной компоненты э-м поля ОНЧ-диапазона, полученные на двух разнесённых по широте авроральных обсерваториях, заинтересуют исследователей, изучающих физические процессы, протекающие в нижней ионо­сфере Земли.

Литература

1. Галахов А.А., Ахметов О.И. Комплекс аппаратуры для регистрации импульсной компоненты электромагнитного поля очень низкой частоты // Приборы и техника эксперимента. 2011. № 3. С. 136–142.
2. Галахов А., Косолапенко В., Ларченко А., Пильгаев С. Анализатор спектра поля атмосфериков на реконфигурируемых ПАИС Anadigm // Современная электроника. 2019. № 7. С. 62–66.
3. Галахов А. Примеры измерения импульсной компоненты электромагнитного поля ОНЧ-диапазона на фоне сейсмической активности (экспериментальные данные) // Современная электроника. 2025. № 7. С. 39–43.
4. IMAGE. URL: http://space.fmi.fi/image/www_old/index.html. 
5. NORSAR.no. URL: https://www.norsar.no/extranet/bulletins/.

© СТА-ПРЕСС, 2026