SU1429072A1 - Method of determining parameters of charge involved in lightning discharge - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к метеорологии и может быть использовано дл  определени  величины и координат грозового зар да. Цель изобретени  - повышение точности определени  параметров зар да и сокращение необходимого числа пунктов измерени . Одновременно с регистрацией .скачков напр женности электрического пол  в нескольких пространственно , разнесенных пунктах измерени  регистрируют отношение амплитуд скачков горизонтальных составл ющих вектора напр женности магнитного пол , создаваемого током молнии, составл ют и решают систему уравнений , св зьшающих скачки злектрическо- го. и магнитного полей с величиной и : координатами зар да.The invention relates to meteorology and can be used to determine the magnitude and coordinates of a thunderstorm charge. The purpose of the invention is to improve the accuracy of determining the charge parameters and reducing the required number of measurement points. Simultaneously with the recording of the electric field voltage jumps, several spatially separated measurement points record the ratios of the amplitudes of the horizontal components of the magnetic field vector generated by the lightning current and compile and solve the system of equations relating to the electric field jumps. and magnetic fields with magnitude and: charge coordinates.

Description

Н toH to

соwith

оabout

vjvj

ьоyo

Изобретение относитс  к геофизике и может быть использовано щг  определени  параметров разр дов молнии на землю.Цель изобретени  повьаоение точности определени  параметров грозового зар да, сокращение необходимого числа пунктов измерений при одновре- :менном упрощении обработки полученных I данных.The invention relates to geophysics and can be used to determine the parameters of lightning discharges on the ground.

Способ реализуетс  следующим образом .The method is implemented as follows.

В нескольких (двух и более) пространственно разнесенных пунктах земной поверхности размещают датчики электрического и магнитного полей и регистрирующие приборы. Скачки напр женное™ ти электрического пол  регистрируют с помощью электростатических флюксмет- ров, а скачки напр женности магнитного пол  - с помощью рамочных магнитных антенн. Дл  регистрации амплитуд скачков сост вл ю5цих вектора напр женности магнитного пол  примен ют пиковые детекторы.Sensors of electric and magnetic fields and recording devices are placed in several (two or more) spatially separated points of the earth's surface. Voltage jumps of the electric field are recorded using electrostatic flux meters, and jumps of the magnetic field strength are recorded with the help of frame magnetic antennas. Peak detectors are used to record the amplitudes of the jumps of the composition of the magnetic field strength vector.

Зависимость зарегистрированного в i-M пункте скачка напр женности электрического пол  от величины и коорд1г нат.перенесенного во врем  разр да молнии зар да имеет видThe dependence of the jump of the electric field intensity registered in the i-M point on the magnitude and coordinate of the charge transferred during the lightning discharge is

ДЕ; -...--...-........(0DE; -... -...-........ (0

гдедЕ; - скачок напр женности электрического пол ;where it is; - surge of electric field;

uQ - величина перенесенного зар да ; x,y,z - координаты зар да до раз- uQ is the amount of transferred charge; x, y, z - coordinates of charge to

р да.молнии;da da lightning;

х.,у. - координаты i-ro измерительного пункта относительно выбранной системы координат Отношение амплитуд сигналов, ре- гистрируемых ортогонально ориентированным магнитным антеннам, зависит от координат проекции тока молнии на земную поверхность следуюидам образомx., y. - coordinates of the i-ro measuring point relative to the selected coordinate system. The ratio of the amplitudes of the signals registered by orthogonally oriented magnetic antennas depends on the coordinates of the projection of the lightning current on the earth's surface in the following way

SISLSisl

(2)(2)

т-у;  t-y;

ии , ai

амплитуды сигналов, ре- гистрируёмьк магнитными антеннами в i-м 55 пункте.amplitudes of the signals recorded by magnetic antennas in the i-m 55 point.

Решение систеьа.: (2) линейных уравнений дл  N пунктов дает значени  X и у. При N 2 система (2) решаетс  единственным образом. При система решаетс  статистическими методами , например методом наименьших квадратов. Найденные значени  координат X и у зар да подставл ютс  в систему и с помощью замены переменныхSolving the system: (2) linear equations for N points gives the values of X and y. With N 2, system (2) is uniquely solved. When the system is solved by statistical methods, for example, the method of least squares. The found values of the coordinates X and y of the charge are substituted into the system by changing the variables

t bQ-zt bQ-z

(3)(3)

5 20 25 5 20 25

30 thirty

QQ

.  .

00

5 five

линеаризуют ее.linearize it.

Реализаци  предлагаемого способа позвол ет сократить минимально необходимое число пунктов до двух, а при трех и более пунктах получить избыточную систему уравнений, решить которую можно, например, методом наименьших квадратов, что повьш1ает точность определени  параметров зар да .The implementation of the proposed method allows to reduce the minimum required number of points to two, and with three or more points to obtain an excess system of equations, which can be solved, for example, by the method of least squares, which increases the accuracy of determining the charge parameters.

Фо рмула изобретени Formula of the invention

Способ определени  параметров зар да , вовлеченного в грозовой разр д , по которому одновременно измер ют скачки напр женности электрического пол  в нескольких пространствен- но разнесенных пунктах земной поверхности с известными координатами, решают систему уравнений, св зывающую скачки напр женности электрического пол  с величиной и координатами зар да , вовлеченного в грозовой разр д, i отличающийс  тем, что, с целью повьш1ени  точности определени  параметров зар да и сокращени  необходимого числа пунктов измерени  в измерительных пунктах дополнительно размещают регистраторы горизонтальной составл ющей вектора напр женности магнитного пол , ориентируют их ортогонально в горизонтальной плоскости , регистрируют амплитуды скачков горизонтальных составл ющих вектора напр женности магнитного пол  грозового разр да, дополн ют систему уравнений уравнени ми, св зывающими скачки амплитуд горизонтальных составл ющих вектора напр женности магнитного пол  с координатами зар Да, и решают полученную систему уравнений .The method of determining the parameters of the charge involved in a thunderstorm discharge, which simultaneously measures the electric field strength jumps at several spatially separated points of the earth's surface with known coordinates, solves the system of equations connecting the electrical field strength jumps with magnitude and coordinates charge involved in a thunderstorm discharge, i characterized by the fact that, in order to increase the accuracy of determining charge parameters and reduce the required number of measurement points in the meter Paragraphs additionally place the recorders of the horizontal component of the magnetic field strength vector, orient them orthogonally in the horizontal plane, record the amplitudes of the jumps of the horizontal components of the magnetic field vector of a thunderstorm discharge, and supplement the system of equations linking the jumps of the amplitudes of the horizontal components the vector of the magnetic field strength with coordinates Yes, and solve the resulting system of equations.

Claims (1)

.Фо ’р мула изобретения.Claim Способ определения параметров заряда, вовлеченного в грозовой разряд, по которому одновременно измеряют скачки напряженности электрического поля в нескольких пространствен-* но разнесенных пунктах земной поверхности с известными координатами, решают систему уравнений, связывающую скачки напряженности электрического поля с величиной и координатами заряда, вовлеченного в грозовой разряд, <. отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения параметров заряда и сокращения необходимого числа пунктов измерения в измерительных пунктах дополнительно размещают регистраторы горизонтальной составляющей вектора напряженности магнитного поля, ориентируют их ортогонально в горизонтальной плоскости, регистрируют амплитуды скачков горизонтальных составляющих вектора напряженности магнитного поля грозового разряда, дополняют систему уравнений уравнениями, связывающими скачки амплитуд горизонтальных составляющих вектора напряженности магнитного поля с координатами заряда, и решают полученную систему уравнепункте.A method for determining the parameters of a charge involved in a lightning discharge, which simultaneously measures the jumps in the electric field strength at several spatially separated points of the earth’s surface with known coordinates, solve a system of equations connecting the jumps in the electric field strength with the magnitude and coordinates of the charge involved in a thunderstorm discharge, <. characterized in that, in order to increase the accuracy of determining the charge parameters and reduce the required number of measurement points, the measuring stations additionally place the recorders of the horizontal component of the magnetic field vector, orient them orthogonally in the horizontal plane, record the amplitudes of the jumps of the horizontal components of the vector of the magnetic field of a lightning discharge, complement the system of equations with equations relating the jumps in the amplitudes of the horizontal components of the magnetic field with the coordinates of the charge, and solve the resulting system of the equation in paragraph.