Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Электромагнитные эффекты при ударноволновом воздействии на неоднородные среды

ВАК РФ 04.00.22, Геофизика

Автореферат диссертации по теме "Электромагнитные эффекты при ударноволновом воздействии на неоднородные среды"

- ' А А 3 2"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ДИНАМИКИ ГЕОСФЕР

На правах рукописи

СУРКОВ Вадим Вадимович ЭЛЕКТР!ЗШ"ШТ1ШЕ ЭФФЕКТЫ ПРИ УДАРНОВОЛНОВОМ ВОЗДЕЙСТВИИ

на неоднородные среды

Специальность 04.00.22 - геофизика

Автореферат диссертации • . "

на соискание ученой степени доктора физияо-мате'-* матичвеких наук

Автор: —

Москва - 1992

Работа вшюлнена в Московском ордена Трудового Красного знамени икяенерно-физическ'ом институте

Официальные оппоненты: д.ф.-м.н., проф. ГУЛЫ31ШИ Анатолий

Владимирович

■ д.ф.-м.н,, )фоф. НШЧШОВ Иван Васильевич

д.ф.-м.н., проф. НЕЧАЕВ Нартэн Николаевич

Ведущая организация - Отдел Теоретических проблем Российской

Академии Наук

. Защита состоится " ^ " УСМад^Х. 1992 г. в_

часов на заседании Специализированного Совета ДР 002.54.01 п Институте динамики геосфер РАН по адресу: 117334, Москва, Ленинский проспект, 38, корп. 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института динамики геосфер РАН.

/ - *! ''

Автореферат разослан 11 V " НУкМР-Л 1992 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета, кандидат фиэико-ыатематических наук

Калмыков А.А.

: Qz-jâi р/сота '

Актуальность темы» В последнее время в стране и за рубежом возрос интерес к проблеме генерации электромагнитных полей при ударном воздействии на конденсированные средн. Исследования этой проблемы ведутся как в направлении развития теории, так и в области практического применения данного явления в различных отраслях промышленности. Ряд актуальных народнохозяйственных задач, таких как - прогноз землетрясений, электромагнитные методы контроля за разрушением и другие - приводят к необходимости расширения исследований по данной проблеме. Интенсивно ведутся работы по изучению природы электромагнит-' ньк предвестников землетрясений. Интерес к данной проблеме продиктован и необходимостью развития средств контроля за проведением подземных ядерных испытаний в соответствии с мездуна-родаши соглашениями. Традиционные сейсмические методы верификации в ряде случаев оказываются неэффективными. Поэтому возникает необходимость в создании методов контроля, основанных на измерении электромагнитных параметров подземных взрывов. Эти методы должны опираться на физическую теорию процессов генерации электромагнитного поля ударными волнами (УВ) в веществе. Поэтому в настоящее время назрела необходимость создания такой теории.

Научная и практическая значимость работы. Помимо перечисленных вше проблем прогноза землетрясений и обнаружения взрывов практическая ценность работы обусловлена такке рядом на- • сущных задач горной и нефтяной промыаленностей. Tait например, длл обеспечения безопасности людей при буровзрывных работах требуются приборы, фиксирующие отказы в срабатывании системы подрыва. Существующие акустические методы контроля не надежны при проведении групповых подрывов с малым интервалом между взрывами вследствие дисперсии и рассеяния волн на стенках кахт и штолен. Аналогичная проблема существует в технике взрывного перфорирования обсадных колонн в глубоких скважинах при вскрытии коллекторов. В этой связи весьма перспективными являются электромагнитные методы дистанционного обнаружения

взрывов в толще породы и в скважинах. Применение этих методов ' 'будет также полезно в геологоразведочных, работах и при решении• ряда экологических проблем, связанных, в частности, с загрязнением воздуха пылью и продуктами взрыва.

Научная значимость диссертационной работы обусловлена необходимостью создания общей физической теории электромагнитных эффектов,'возникающих при образовании и распространении УВ в неоднородных средах. Эти эффекты весьма разнообразны, особенно при масштабных подземных взрывах, затрагивающий состояние как литосферы, так и атмосферы и ионосферы. Основные задачи теории - выявление • ведуцих физических механизмов эффектов и исследование взаимосвязи между ними. Круг вопросов, подлежащих рассмотрению, достаточно широк. Это - эффекты ударной поляризации и деполяризации диэлектриков, ударного намагничивания и размагничивания ферромагнитных включений в естественных породах, излучение и эмиссия частиц при разрушении среда в УВ, пробойные явления в трещинах и порах, квазистатические поля в разрушенной породе и другие вопросы.

В геофизических исследованиях большое научное значение имеет проблемы возбуждения ионосферы ударными волнами от землетрясений и взрывов, а также - эффекты генерации геомагнитных возмущений (ГМВ) сейсмическими волнами в земной коре. - Вопрос актуален в связи с тем, что в последнее время активно развиваются исследования ионосферы с помощью искусственного воздействия на неё акустическими волнами. Для адекватного описания всей совокупности электромагнитных явлений, сопутствующих УВ, необходимо привлечение разнообразных физических и математических методов. Исследования в этой области науки далеки от завершения. Все это позволяет' квалифицировать проблему электромагнитных эффектов при ударной воздействии на среды как новое научное направление.

Научная новизна. В диссертации приводятся новые результаты по теории ударной поляризации к механизмам генерации электромагнитных полей ударными волнами, включая эффекта, связанные с образованием плазмы при взрыве. Получены оригинальные результаты по теории геомагнитных возмущений сейсмической и ионосферной природы,■инициированных ударными волнами. Развиваются тео- .

А

.ретические представления о причинах возникновения квазистати- Г ческих электромагнитных полой при разрушении и деформации ве- . щества. Предложены новые способы электромагнитной регистрации взрывов.

Развиваемая в диссертации теория характеризуется следующими новыми элементами: I. Для исследования эффекта ударной поляризации в кристаллических диэлектриках применяется кинетический подход, что позволяет выяснить- роль дислокаций и точечных дефектов на уДарлом фронте. 2. Предложен новый механизм генерации электрического поля в растущей трещине, которое направлено не поперек, а вдоль берегов трещины. 3. Впервые исследованы эффекты кумуляции электрических полей при захлопывании пор на фронте УВ. 4. Рассчитано низкочастотное электромагнитное поле УЗ в конденсированной среде. 5. Проанализированы вклады различных физических механизмов образования электромагнитного шля при взрыве в среде. 6. Разработана теория магнитных возмущений, вызываемых объемными и поверхностными волнами, для разных типов проводящих сред и источников механических напряжений. 7. Показано существование магнитного предвестника сейсмической волны и двух режимов распространения в среде токов и ШВ: диффузионного и акустического. 8. Выведены дисперсионные.уравнения, определяющие спектр низкочастотных (0,001'- 1 Гц) ШВ Е-слоя ионосферы, которые могут возбуждаться акустическими волнами. Уравнения учитывают высотное распределение проводимостой Холла и Педерсена, влияние проводимости земли, излучение альфвеновских волн в магнитосферу и содержат'.в качестве предельных случаев известные в литературе результаты. Э. Впервые предсказано существование 'новых типов медленных ионосферных иод,, связанных с отражение;/ поля от проводящего слоя, расположенного в Земле на глубине 400 км. 10. Проанализированы переходные процессы и асимптотические режимы распространений нормальных колебательных мод Е-слоя, возникающих при возбуждении ионосферы ударной волной. II. Предложен новый физический механизм разделения электрических зарядов при взрывах с-выбросом разрушенного вещества, который позволяет объяснить эмпирические зависимости. 12.. Исследованы причины, образования квазистатических электромагнитных полей в ударно слатых и разрушенных средах. Получены оценки известных явлений и предложены новые механизмы эффекта, свя-

зшные с электрохимическими процессами на поверхности обсадной колонны, наличием теллурических токов и изменением электропроводности среда. 13. Предложены новые способы электромагнитной регистрации взрывов шпуровых зарядов в шахтах и кумулятивных зарядов при перфорации труб в глубоких скважинах.

Целью диссертационной работы является построение основ теории электромагнитных явлений, возникающих при ударном скатии неоднородных и геологических срец. Исследования направлены на понимание физической сути и происхождения электромагнитных эффектов, вызываемых ударной, волной, причем основное внимание уделяется выяснению механизмов, играющих ведущую роль, а также оценке параметров сигналов, наблюдаемых на эксперименте.

Основные положения, выносимые на"защиту.

1. Закономерности эффекта ударной поляризации (УП) в ионных' кристаллах объясняются процессами размножения точечных дефектов решетка и дислокаций, а также изменением их кинетических коэффициентов на фронте УВ.

2. При ударном сжатии неоднородных диэлектриков процессы УП локализуются в вершинах'трёцин , в окрестностях пор и включений, что приводит к образованию сильных электрических полей.

3. Электромагнитное поле УВ, связанное с эффектом УП, имеет низкочастотный характер, а время его релаксации зависит от времени распространения УВ а времена релаксации УП.

4. Диамагнитный эффект расширяющегося нагретого плазменного шара в конденсированной среде приводит к низкочастотным возмущениям, время релаксации которых определяется временем диффузии магнитного поля в шар, а амплитуда их сравнима с сигналом УВ.

5. Акустические волны в проводящих средах вызывают возмущения магнитного поля двух типов: диффузионные и акустические.

6.. В упругих проводящих средах амплитуды акустической волен в магнитных возмущений убывают на далеких расстояниях по одинаковым законам, а в двсперсионно-диссипативных средах магнитные величины убывают медленнее.

*7. При акустическом возбуждении ионосферы характер возмущений определяется видом низкочастотных дисперсионных уравнений Е-слоя, которые существенно зависят от распределения по высоте проводимостей Холла и Ледерсена и ориентации геомагнитного поля-

8. Вертикальная УВ в'ионосфере в олучае горизонтального геомагнитного поля создает два импульса противоположных полярностей, отвечающих входу и выходу ТВ из Е-слая, прячем основная мода возмущении имеет окорость 10-20 т/а я никэ.

9. Образование электрических зарядов при взрыве на выброс происходит в процессе разрушения и микроокола частиц породы, а также в процессе взаимодействия со средой ионизированных продуктов взрыва.

10. Квазистатическна поля на месте проведения взрыва возникают из-за эффектов ударного намагничивания породы, я ферромагнитных тел, перераспределения токов естественного и искусственного происхояцений, изменения электропроводности среда.

Содержание и структура диссертации.. Работа содержит 375 стр. и состоит из 6 глав, введения а заключения. В работе имеется 65*рисунков и список литературы из 410 наименований.

Апробация работы. Результаты исследований, приведенных в диссертации, публиковались з периодической печати в журналах: . ЕТФ, ПМТФ, Физика горения а взрыва,' Изв.АН СССР. Физика Земли, Изв.ВУЗов. Радиофизика, Геомагнетизм и аэрономия, Магнитная гидродинамика, ФТП.РПИ, Материалы диссертации докладывались на 1Г Всесоюзном симпозиуме по импульсным давлениям (пос.Менделееве, ВЛИЖГРИ, 1983), Всесоюзной конференции "Фундаментальные проблемы физики ударных волн" (пос.Азау, организована ОИХФ АН СССР (г.Черноголовка), 1987),-Ж Всесоюзной научно-технической конференции "Прием и анализ сверхнизкочастотных колебаний естественного происхождения" (г.Львов,. ШИ АН УССР, 1990), 2Ж Всесоюзной конференции по физике низкотемпературной плазш (г.Минск, НШО АН БССР, 1991), Ж Забабахинских чтениях (г.Челябинск, НШТФ, 1992), научно-техническом сешнаре "Распространение и дифракция электромагнитных волн в неоднородных средах" (г.Смоленск, 1992). Результаты работы докладывались на семинарах в МИФИ,. ИФЗ РАН, ЛЗМИРАН, ШШТФ (г.Челябинск-70), ИДГ РАН, ИОАФАН, ИШ.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРГА1Щ

Во. введении к диссертации-дается литературный обзор основ-5ых направлений исследований по рассматриваемой,проблеме и изу-

чается состояние теории в настоящий момент. В обзоре сформулирован круг нерешенных вопросов и малоисследованных задач, который послужил основой для диссертационных исследований автора.

В первой главе исследуются физические1 механизмы эффекта ударной поляризации (УН) в неоднородных диэлектрических средах. Изучаются кинетика электрически заряженных дислокаций и точечных: дефектов на ударном фронте, электрические шля в трещинах и эффекты кумуляции электрического поля при захлопывании пор. Вычисляется низкочастотное электромагнитное попа УВ.

В диссертации показано, что эффект УП возникает на различных структурных уровнях: микроскопическом (дислокации, точечные дефекты) и макроскопическом (лоры, трещины, включения). Вначале рассматривается монокристаляический диэлектрик, в котором распространяется вдоль оси X 'плоская УВ. Для описания процессов перемещения дефектов кристаллической решетки на фронте УВ применяется кинетический подход. Для концентрации дефектов ¿-го сорта при слабом взаимодействуй мекцу ними получено уравнение типа Фоккера-Планка

Здесь V - скорость движения решетки в УВ, ))• - частота перемещений дефектов относительно рагезтки на одно межатомное расстояние б . В уравнении (I) учтено, что скорость размножения дефектов в УВ пропорциональна скорости сдвиговой пластической деформации # с коэффициентом М^ . 3 случае дислокаций под

следует понимать число дислокаций на единицу площади. Исследование зависимости от давления и текпературы для простых решеток показало, что эффект УП в ионных кристаллах имеет порог по деформации . Для проекции напряженности электрического поля е2 в окрестности фронта УВ получено выражение

о>

где 11 - скорость УВ, ££ - заряд дефекта или заряд на единицу длины дислокации, £ - диэлектрическая проницаемость среда. Уравнение (2) позволяет объяснить наблюдаемую на эксоери- • менте линейную зависимость ме&цу плотностью заряда 2 .на по-..верхности фронта' УВ и деформацией # . На рнс. I результаты -

теории сравниваются с экспериментальными данными (кружки) по I ударному сжатию №аСб вдоль кристаллографического направления [к, I, 13. Наилучшее согласие данных получено при значениях М,~(2-9)'Ю17 м~2 (дислокации) и М ~(2-9)»1025 м-3

<з . I

(точечные дефекты), что близко к экспериментальным величинам. Тем не менее, дислокационный механизм эффекта УП более предпочтителен, так как порог эффекта по деформация для дислокаций на 2-3 порядка ниже. Выдвинуто предположение, что смена . полярности сигналов при высоких давлениях связана с электронным пробоем ионных кристаллов.

При квазихрупхом разрушения вещества высокие механические напряжения и деформация возникают в пластических зонах,окружающих вершины трещин, что создает условия для генерация заряженных дефектов структуры. Исследование показывает, что диффузия наиболее подвижных дефектов из пластической зоны приводит к образованию электрического заряда вершины трещины. Противоположный по знаку заряд собирается на стенках.трещины на длине релаксации 1г или на свободной поверхности образца. В результате в трещине образуется продольное электрическо.е поле. Для разности потенциалов между вершиной я берегами трещины получено выражение

^ »

где - скорость роста трещины, а "А и ^ - продольный и поперечный размеры пластической зоны. Заряд, переносимый вершиной трещины, наблюдается экспериментально, причем зависимость У(4) близка к (3), что подтверждает выводы теории. Оценки по формуле (3) дают значения У* до 100 кВ. Таким образом, удается объяснить появление при разрушении' веществ эмиссии электронов с энергиями до 100 кэВ а тормозного рентгеновского излучения. В литературе рассматривался механизм ускорения электронов поперечным короткодействующим полем, образованным флуктуационны-ми мозаичными зарядами на стенках трещины. В диссертации предло-кен механизм ускорения электронов продольным даяьнодействувщим нолем, что позволяет уменьшить необходимую плотность заряда в трещине на порядок-

При ударном сжатии ¡юристих и неоднородных тел Еокруг пор и включений образуются пластические зоны. • Размножение в перемещение дефектов решетки в зонах приводит к разделению зародов и образованию сильных электрических попей вблизи пеоднородностей. В работе исследована задача о сферически-симметричном сжатии круглой поры радиуса (1(1). Показано, что при неограниченном сжатии поры возникает кумуляция электрического поля по закону

** И .В реальных условиях эксперимента эти процессы ведут к локальным электрически;.! пробоям диэлектрика.

В диссертации решается задача об электромагнитном поле УВ, образующейся при подземном взрыве. Учитывается, что в результате осреднения вектор поляризации сонаправлен с волновой нормалью, а его амплитуда {Р пропорциональна амплитуде давления г на фронте УВ: Принималась зависимость Р ^и вре-

мени нарастания УВ от расстояния. X в виде: Р ~ ~Х

где Г) =1-2. Интегрирование вектора поляризации среды по объему, охваченному УВ, позволяло получить диполышй"злектричоский момент УВ

{ {

1*е ^(ЩЩ^

(4)

' * т+т/

где ОД-0,2 - параметр асимметрии ЗВ, Т^ и Т времена нарастания и ролаксашпз У13, Р^ - давление на радиусе Ц формирования УВ. Затеь: решалась задача для точечного диполя с1Ш> находящегося на глубине 6 в слабопрозодяшем полупространстве с электропроводностью б • Анализ фур„>е-}:омпонентов поля показал, что спектр сигнала делят в низкочастотной области до I кШ. В ближней зонг!_прострачстъенно-врсм£кное представление поля для компонентов Б на поверхности среды имеет г?.д (цилин^ дрические координаты р , 2 . У « горизонтальная проекция в )

№С0$? ЬЩл Г.,Г, '

гдо ^ - угол между сГ й нормалью к поверхности; На рис. 2 ' кривыми Ï и 2 показали теоретическая зависимость (4), (5) и экспериментальный сигнал, полученный при взрыве в каменной соли. Передний п:ж в сигнале, связанный с процессом формирования дншльного момента УВ, имеет длительность порядка . В

дальнейшем на величину сигнала влияет увеличение объема поляризованного вещества и умонъиенио давления на'фронте УВ. Поле уменьшается за вромл порядка характерного времени распространения УВ в веществе.

В главе 2 анализируется влияние плазмы, образующейся при взрывах. Рассчитываются аффективный магнитный момент плазменного тара, распирающегося в конденсированном веществе, и электромагнитные возмущения на поверхности среды. Сравниваются разные, механизмы генерации электромагнитных полой при взрывах.

' Для интерпретации сигналов от взрывов необходимо сравнить эффект УП и влияние ионизованных продуктов взрыва. Специфика взрыва в конденсированной среде состоит в том, что движение плазмы ограничено стенками расширяющейся взрывной полости. Б работе рассматривается плазменный шар .с.электропроводностью 6pit) , однородно расширяющейся в среде по известному закону H(l)= Rcp(t). Среда находится в однородном магнитном поле .с напряженностью ii0 . В движущейся плазме генерируются токи, искажащио внешнее ноле. Для магнитных возмущений получено аналитическое решение в видо ряда по собственным функциям задачи,', из которого находится эффективный магнитный момент пламенного шара ' . ' -

». I

п х2 {¿,п1\ ¿1' р\.

Электропроводность сильно нагретой плазмы, в которой преобладают электрон-ионные столкновения,завибит- от ее температуры: Gp~T ,Z' В начальный гло;.:ент времени величина б"р по оценкам близка к электропроводности металла, поэтому магнитное поле оказывается вмороженным в плазму. При быстром расширении шара во зремя взрыва поле вытесняется наруау л плазменный аар приобретает эффективный магнитны!! момент. В дальнейшем в результате адиабатического охлаждения и замедления двиаензя плаз-

ш преобладающим становится процесс диффузии магнитного поля в' шар из внешней области, что приводит к релаксации магнитного момента. Характерное время диффузии Г^ 'составляет

R 2 ТЬ!г

где Тс - начальная температура плазмы, Zc - заряд иона, L - кулоновский логарифм, ГГ)е - масса электрона, Г - показатель адиабаты.

Для расчета электромагнитного поля с учетом проводимости б окружающей среды плазменный шар заменялся эквивалентным точечным магнитным диполем, погруженным на глубину ¿ . Показано, что спектр сигнала, генерируемого плазмой, сосредоточен в низкочастотной области. В* ближней зоне пространственно-временное представление поля для компонентов Б на поверхности среды имеет бид (вклад горизонтальной составляющей D )

с sin % sift$ [júP С n п Aiiñu' Etfi ,й

Углы ^ и ^ определяют ориентацию вектора р^ . На рис. 3 кривыми I и 2 показаны экспериментальные данные для взрыва "Еилби" на глубине & =714,5 ы и расчеты по формулам (6), (7). Несмотря на внешнее сходство г близость амплитуд сигналов, приведенных на рис. 2 и 3, между ниш имеется важное отличие во времени спада сигналов. Плазменные возмущения имеют длительность порядка времени диффузии . По оценкам и расчетам это время наибольшее. Ширина начального пика на рис. 3 порядка характерного времени расширения плазмы в полости. Ориентация электрического диполя, связанная с ¿симметрией фронта ТВ, имеет, как правило, случайный характер из-за неравномерного развития трещиноватоств, неоднородности порода или в силу иных причин. Поэтому в .некоторых экспериментах вклад этого механизма мал. Поляризацию хе сигнала, связанного с диамагнитным плазменным эффектом, мояно предсказать заранее, поскольку вектор о" направлен противоположно ТС0 .

В главе 3 рассматриваются возмущения внешнего магнитного ;поля, возникающие при распространении акустических и слабых УВ в проводящих средах. Исследуются структура и закономерности распространения геомагнитных возмущений (ШВ) в зависимости от типов сейсмических волн и свойств средк.

Интерес к данной проблеме, проявленный в последнее время, связан с возможностью регистрации 311В сейсмического происхождения на далеких расстояниях. Эффект воз1шкаот из-за возмущений внешнего магнитного поля Нс токами, 'индуцированными в проводящей среде при движении вещества в акустической волне. Б квазйсгационарном приближении (ГН находится из'уравнений магнитной гидродинамики, в которых поле VII, {) считается заданной функцией. Для продольной сферической волны, распространяющейся со скоростью Се в однородной среде с электропро-водностыо б , получено аналитическое решение для сГ/Г при произвольной функции приведенного потенциала упругих смещений ( ¡: = (С{1 ~1)/Я0 + 1, Яа~ радиус .акустического излучателя). Анализ решения показал, что возмешш два режима распространения магнитных возмущений: диффузионный и акустический. Вначале йронт_возьогщ9Ш1Й движется до диффузионному закону: X

I/(№„6}' . В момент врешни упругая волна

догоняет диффузионные возмущеная и затем выходах вперед. При { » магнитные возмущения локализованы в основном вблизи фронта акустической волна л^распространяются вместе с ней. , Именно эта акустическая стадия чаде вс.то наблюдается на эксперименте, В работе показано, что ампл/туды магнитных <?Нт и акустических величин одинаково зависят от расстояния Х- . Так например, для головзой сейсшчеекой волны . Установле-

но, что у акустической волны существует магнитный предвестник. Его; появление обусловлено диффузией токов с фронта волны'.'.

Проанализирован сдучай, когда продольная волна распространяется в двухслойной среде с разнит олектропроводностяш б^ ,

. Решение задачи ищется с помощью греобразования Фурье-Босоеля. Интегралы в комплексной плоскости вычисляются методом перевала. Выясняется физический смысл отдельных слагаемых в ре-, иенив. Члены, содержащие множите:^ ВХрб^г') ( К -а^стичесюе вопаовое число), связаны с процессам диффузии токов в слоях, а слагаемое с шогвтелек 6Хр(—[НХ) описывает

:акустический режим распространения магнитных возмущений,

В качестве примера рассматривается задача о взрывном источнике продольных волн, находящемся в грунте. Предполагается, что упругая волна излучается с границы зоны разрушений, на которой задастся радиальная составляющая тензора напряжений. Для далеких расстояний при условии /ха 6С^«} 2С?/(Се110) С Сь-скорость поперечных волн, - характерное вромя излучения волны) решение задачи упрощается к виду

N

(вертикальный компонент возмущений).' Зтот случай отвечает ква-зистацлопарному. распределению ШВ, когда в уравнениях магнитной гидродинамики малы производиыа по времени. В обратном предела Ц1, 2СЦ(Се{10) решение

. - -соответствует случаю идеальной проводимости земли, когда магнитное поле оказшзаегся вмороженным в среду. На рис. 4 показана зависимость с5~Нг от времени £ на поверхности среды с электропроводностью б" = 0,1 См/и на расстоянии 5 км от места взрыва. Стрелкой показан момент прихода в данную точку сейсмической волны. Ему предшествует магнитный предвестник.

Из всех сейсмических вол! поверхностные - имеют наибольшую амплитуду, что представляет болшой практический интерес. В диссертации исследуются магнитные возмущения, возбувдаешо • рэлеевскими поверхностными волна?,ш в проводящих средах. В случае квазигармонического и линойного источников волн релоние уравнений получено с помощью косинус- и синус-преобразований Фурьа. Показано, что ?лапштнце возмущения локализуются вблизи поверхности' среды, убывая по обе стороны от границы с характерным пространственным масштабом , равным длине волны Рэлея. Ь'екду акустическими и магнитными величинами существует сдвиг фаз, который зависит от глубины, ориентации вектора внешнего магнитного толя Н^ и соотношения глекцу ^ и соответствующей толпзиюй скин-слоя . При частотах ( С^ - скорость рэлеевской волны) справедливы оценки:

"«ЭДт^пДАА^ ' • ПР:5 обратном нер^

венотве, когда магнитное ноле вморожспо в сроду, имеем Опты ~ 1Рт Н0/С$ и Ут Н0 . Эти оценки согласуются с экспери-

ментальными данными ( мкВ/м). Рассматривается также

случай точечного источника давлений, расположенного на-глубине С . Решение задачи для магнитных возмущений ищптся в виде интегралов Фурье-Бесселя. Анализ решения позволил установить следующие законы изменения аш ли туда магнитных возмущений с расстоянием % и глубиной & источника рэлеевских волн:

При распространении рэлеевских волн в геологических средах важным обстоятельством является влияние дисперсионно-дис-сипатйвных свойств реальных сред. Для учета этого фактора в. диссертации исследуется характер возбуждения ШВ в веществе с нелокальной связью тензоров.напряжения и деформации, которая определяется уравнением наследственного типа. Решение задачи

ЛГ

построено в ааде ■ ао

СИ , (8)

где $({) - функция сейсмического источ.ч;:ка, оЛ^ функция Грина для магнитных возмущений , порождаемых рэлеевской волной в идеально-упругой среде, &1({}С^и,) - длссипагавный мноязгель, зависящий от реологических свойств среды. Анализ ьыраяения (6) для случая линейного источника рэлеевеглх ьолн соказал, что $орма отдельного иь'лульса е сигнале блгзка к гауссовой кривой

* J

(9)

Здесь 2 - диссипативнкй параметр среды, г С^ - скорость' иоперечных волн при частоте о . Лз выражения (9) следу-

ет, что с увеличением расстояния X ширина магнитного сигнала растет как \[Х> • 5 работе установлено, что б дисперсионно-дас-сипагиваых средах показатель стегени убывания ь'лгниткых величин . меньпе акустических на 1/2. Так, если амплитуда скорости среды в волне (точечный заглубленный источник рэле-

евских волн), то • Данный эффект физически связан с

тем, что скорость проводящей среды определяет лишь локальную плотность сторонних токов, в то время как магнитные возмущения являются интегральным эффектом, обусловленным совокупным действием всех токов, инлуцирожашых в области с масштабом ~ {7.

Таким образом, измерение вариаций электромагнитного поля Земли наряду с сейсмическими данными дает более полную информацию о параметрах источника и свойствах среды вдоль трассы распространения сигналов.

В главе 4 исследуются эффекты возбуждения ионосферы ударными волнами. Выводятся дисперсионные уравнения спектра КНЧ-колебаний полей и токов в Е -слое ионосферы при разных распределениях по высоте проводимостей Холла и Педерсена. Анализируются режимы распространения 17,Ш, возникающих при воздействии на ионосферу акустического импулююло источника и УВ знакопеременного профиля.

. При землетрясениях а подземных взрывах сейсмические волны трансформируются в воздушные УВ, способные воздействовать на ионосферу. Из-за экспоненциального уменьшения плотности газа в атмосфере с высотой увеличивается скорость газа в УВ, достигая десятков м/с на границе нижней ионосферы. Поток нейтрального газа увлекает заряженные компоненты ионосферной плазмы, что приводит к генерации токов и ГМВ. Данная проблема заключает в себе два направления исследований. Зто процессы формирования источника возмущений в области пересечения УВ с ионосферой и механизм распространения образовавшихся низкочастотных возмущений (O.'OCi-I Гц) вдоль ионосферы. В диссертации основное внимание уделяется изучению возбуждения проводящего E-слоя о учетом его гиротропных свойств и анизотропии проводимости ионосферной плазмы. < -Г П" Исходная система уравнений для магнитных возмущений оп=Н формулируется в работе следующим образом. В атмосфере (-£0<2< < 0 . £«90-100 км), граничащей с идеально проводящей землей, выполняется уравнение

Z=d2/dxz+d2/dz2. (ю>

В В -слое ионосферы ( 0<2<£ . ^«25-30 км) :

»^«Н+пгФ + т, ^ + ® = о да, Э1 -4йнн ■Чл Эх ч' Эх дг и' (Ш

где попользованы обозначения

, Ъ^пВ'Ыдх-тд-д/-дг,

Здесь 8 - угол наклона геотгиитного поля по отношению к горизонтальной оси X ; продольная проводимость бц и проводимости Холла б"ц и Педерсена зависят от высоты 2 ;

, 12 - источники возмущений, определяемые видом сторонних токов (поле скоростей в УВ). Чтобы учесть излучонни в магнитосферу альфвеновских и БМЗ-волн, при использованы уравнения малштного поля в холодной бесстоякловительной плазме .•■.."'■

{,, 1 а% Л. I 8%

' ' • ЛНг^ЗР ' 1131

где У'д - скорость альфвеновских волн в низкочастотном пределе. ■

В диссертации выводятся диспорсиошшо уравнения КНЧ-коле-баний, отвечающие уравнениям (Ю)-(12) с соответствующий! граничными условиями .для двух.моделей Е -слоя ионосферы. Полученные уравпония содержат в себе в качестве предельных случаев известные в литературе результаты (в области их применимости) и дают ряд новых результатов. В первой моделл предполагается, . что проводимости 6 ц , , б^ постоянны в интервале причем ^ ^н? • ® -О зависимость частоты О от

безразмерного волнового числа 5-= ИI имеет вид

где функции С M = î, 2, 3, ...) определяются неявным образом из уравнения

fy 9=9(« +• УЧЛ к1.Ш il) «ir^l УЧ^чЩ.и4)

Анализ (13), (14) показывает, что при S , меньших некоторого критического значения , зависимость ¿>(5} чисто мнимая. Это означает преобладание диффузионных процессов распространения ШВ, При S ^ днеперсиошша уравнения описывают спектр собственных затухающих колебали!! Е -слоя. Наименьшими коэффициентом затухания S и групповой скорость« U обладает основная мода. Установлено, что зависимости &($) и U(S) немонотонные. Для иллюстрации на рис. 5 кривой I (дневные условия) показан коэффициент затухания основной мода. При частотах порядка 0,1 Гц, отвечаюэдх минимуму & , групповая скорость составляет около 22 км/с. Подобные возмущения с аномально низкими скоростями (5-25 т/с) экспериментально наблюдались при землетрясениях.

• В диссертаций предсказывается существование медленных ионосферных мод, имеющих скорости от 14 км/с и ниже, вплоть до сейсмических скоростей. Они возникают из-за того, что в ряде случаев тоадна верхнего проводящего слоя земли (2-3 км для осадочных пород) оказывается меньше глубины скин-слоя. При этом происходит отранение'поля от проводящего слоя в земле на глубине 400 км. Коэффициент затухания подобных возмущений оказывается кике (кривая 2 на рис. 5).

для вертикального поля в пределе S-* О получено дисперсионное уравнение

м- ¿Д? с—.ML , (15)

которое отвечает затухающим диффузионным процессам. Согласно оценкам б «0,02, то есть з (15) мс.тло нолонатв Это

означает, что излучение альфзеновекзх волн слабо влияет на вид дисперсионных уравнений в КлЧ-области, а диссипация энергии _

"обусловлена в основном наличием токов проводимости в £ -слое. Данный вывод справедлив и для горизонтального шля.

В дневных условиях реальной ионосферы пик проводимости По-дерсена располагается вше пика проводимости Холла. Для учета этого обстоятельства рассматривается двухслойная модель Е-области. В интервале высот 0<Ъ<£> ( ^ж 10-15 км) Сн постоянно, а 6^=0. Выше при С^=0, а . постоянно. Исследование показывает, что для : 9=Л/2 дисперсионные уравнения сходны с выражением (15), то есть превалируют диффузионные процессы. Для горизонтального поля имеется существенное' отличие от дисперсионных уравнений. (13), (14) в области парамет-. ров S«^ . поскольку.в этом,случае оказывается, что |йе 1т 0)1- Лри этом дисперсионные зависимости становятся монотонными,-а коэффициент затухания основной моды на частотах О,1-1 Гц понижается,в 3-4 раза. Уравнения для этого случая опи-. сывашт, по существу,.альфвеновскую моду в гиротропной слоистой среда. ' • " ' ■'•,'■ . • - .

Для изучения пространственно-временного распределения ШВ в диссертации рассматривается сосредоточенный акустический источник возбуждения ионосферы, создавший вертикальное движение газа. Уравнения (10)-(12) решаются методом преобразования Лапласа по времени и преобразования Фурье по X . При в=0 вычисление интегралов в комплексной плоскости р (параметр преобразования) сводится к вычетам в полюсах, являющихся корнями дисперсионного уравнения (13), (14). Вычисление интегралов в комплексной плоскости К методом перевала приводит.к решению в виде ряда: Я =21 Нл » представляющего собой вклады отдельных нормальных колебаний, причем

' Н,Г ехр[- чг• >>

Показатель экспоненты в (16) содержит два слагаемых. Первое из них, общее для всех членов ряда, обусловлено диффузионным характером распространения фронта 17.1В. Область влияния диффузии ограничена размером СС /(/ЛДУ. Второе слагаемое в экспоненте, зависящее от номера (\ , описывает затухание собственных колебательных мод . Б -слоя. Выяснено, что экстремальные . _ точка выражения (16) распространяются приблизительно с постоян-

"ныщ скорости ^¿(1-^1712У/1 . Сигнал имеет вид затухаю-; щих колебаний, причем период осцилляций со временем увеличивается.

В диссертации решается задача о возбуждении ионосферы вертикальной УВ знакопеременного профиля типа " // -волны"". Такая структура волны, типичная для землетрясений и взрывов, возникает из-за нелинейных эффектов в атмосфере. Для случая В =0 уравнения СЮ)—(12) решаются методом преобразований Лапласа з Фурье. Анализ подынтегральных функций показывает, что интегралы сводятся к вычетам в полюсах, часть из которых связана с переходными процессами в ионосфере, а остальные - определяют вклад собственных колебательных мод. После выхода УВ из Е-слоя переходные слагаемые в решении тождественно обращаются в нуль. На близких эппцентральных расстояниях, где все слагаемые имеют одинаковый порядок, исследование полученных в работе квадратур велось численными методами. На рис. 6 показан типичный" сигнал на нижней границе ионосферы, рассчитанный для расстояния СС = =300 км ( { -0 - момент вступления УВ в ионосферу). Сигнал состоит из двух импульсов противоположных полярностей, отвечак>-щих входу и выходу УВ из Е -слоя ионосферы. При движении УВ внутри Е -слоя возмущения шли, поскольку полный сторонний ток в ионосфере близок к нулю из-за знакопеременное®! скорости среды. Отмечено, что амплитуда второго импульса выше первого вследствие увеличения с высотой амплитуды скорости и протяженности УВ. Выяснено, что ширина импульсов растет с расстоянием как ч/зГ , поэтому на далеких расстояниях мезду ними возможно перекрытие. На основе проведенных исследований сделано заключение о том, что слабое акустическое воздействие большой пространственной протяженности способно вызвать заметные вариации геомагнитного' поля.

Глава 5 посвящена изучению квазисгатическах электромагнитных полей, образующихся при ударном сжатии и разрушении сред. Анализируются физические механизма разделения-электрических зарядов при взрывах с выбросом породы, эффекты необратимого намагничивания среда в УВ, влияние перераспределения земных токов и изменения электропроводности среды.

Ряд специфических электрических эффектов возникает при .подземных взрывах на выброс. Процессы разлета кусков разрушен-.

ной породы и образования газотшлового облака приводят к появлению в приземном слое атмосферы заметных электрических полой. В диссертации разработана теоретическая модель явления, огшешзахь щая наблвдаемую на эксперименте эволюцию электрических сигналов. Предполагается, что крупные частицы, несущие электрический заряд, движутся в поле тяжести, а для межах противоположно заряженных частиц учитывается сила сопротивления воздуха. По омпяи-туде и времени релаксации поля, которое определяется временем осодгишя газопылового облака на грунт, удается оценить характерные заряд и размер микрочастиц пили. Сделаны оценки электрических полей, образующихся'при-подъеме гихря нагретого газа (термина), из которых следует, что вблизи нижней кроиш терми-ка возможно появление молниевых разрядов.

Особое внимание уделяется физическим механизмам разделения электрических зарядов при разрушении поверхностного слоя среды взрывом. В процессе разрушения и микросколов разделение зарядов между мелкими и крупными частицам? может быть связано с тем, что поверхностный слои и объем диэлектрических частиц заряжены разноименно. При этом между зарядом Q ' газопылевого облака и массой ВВ M возникает зависимость вида: На экспе-

рименте показатель степени в этой зависимости блине к 0,5. Для " объяснения этого эффекта предлагается иной процесс разделения зарядов, связанный с взаимодействием ионизированных продуктов , взрыва с частицами разрушаемой.среди. Предполагается, что ионы определенного, знака могут, захватываться поверхностными лопуша-. m в стенках трещин, образующихся в куполе выброса. Рассматриваются два режима фальтрации газа по трон®нам: ламинарный и турбулентны!!. В плазме учитываются процессы рекомбинации,' захвата ионов поверхностными ловушками и тепловой ионизации ловушек. В результате получены следующие зависимости (с учетом соотношений подобия при взрыве): для ламинарной фильтрации и для ре;гЗма турбулентной фильтрации. Оба значения показателя степени укладываются в экспериментальны!! доверительный интервал: Q^l*

Отдельную группу эффектов составляют долговременные электрические и магнитные поля, образующееся после Езрывов и ре-лакспрувЕие в течение нескольких суток. В качестве одной из причин данного явления рассматривается ударное намагничивание

естественных ферромагнитных включений, содержащихся в породе." Эффект обусловлен тем, что при воздействии УВ на вещество включений часть доменов поворачишстся в направлении геомагнитного' полл. При вычислении магнитного поля деформируемой в УВ порода предполагается, что необратимое прпргдашю намагниченности лХ-= Jd-lz/A , где 6VI - радиальная составляющая тензора напряжений в УВ, зависящая от расстояния Ъ до моста взрыва, эмпирн-ческий параметр /1-1 П1а. Для магнитной индукции В вблизи от зоны разрушений радиуса Ht получена зависимость

jt-AMofi i¿)r3íf-tft_fi

В~ гАг I1 T^/rF" Jj> (I7)

которая хорошо подтверждается на эксперименте (рис. 7, I - эксперимент МАССА, 2 - теоретический расчот). На далеких расстояниях (l>fl) DHpasemio (17) сменяется обычной зависимость» магнитнодипольцого вида: которая использовалась в ря-

де работ. В диссертации показано, что отражение волны от свободной поверхности, менявшее симметрию задачи, ведет- к усиленно магнитного эффекта. Отмечается дополнительный эффект, связанный с ударным намагничиванием при взрыве обсадной колонны и других металлических конструкций. По оценкам магнитная индукция стальной колонны макет достигать 20 иТл на расстоянии 5G0 м.

В диссертации исследустся совокупность эффектов, связанных с влиянием ударного воздействия на магнитные и электричес-:о:с поля, которые порождаются естественными зешв.и токами и токамл искусственного происхождения, обусловленными электрохл-кичеекгая процесса!.® на поверхности обсадной колонны. Контакт-нал разность потенциалов возникает из-за различия типов проводимости: электронной в металле колонны и ионной в окружающей среде. Разность потенциалов зависит от глубины, поскольку с глубиной изменяется ганералъньй состав воды,, содержащейся в породе. После проведения взрыва меняется электропроводность среды в зоне разрутзенпй, что приводит к перераспределению токов в изменению полей, которое монет быть зарегистрировано на поверхности. Репенле данной задачи получено в виде ряда по полиномам Яегзндпа. На далеких расстояниях р потенциал электрического -

he. S

I В,нТл

1,КМ

—i i i 1 2 ■ ■ 1-1- 4

■ 1

1мс

90m /ОмГ /=2mF

4,Мне Ом В

S2SHÇ /Ш

Рис.7

—1ЛС---—7\Г---

Ш гямс/Шс/ '

-шт

В) С.8

5 поля на свободной поверхности имеет вид -. •' I •

У 4-у.; У =_, ^-31(6-0^ _ ((

01 ° Ш/ ; . * и(К)б(бр+2(5)р3

Здесь - потенциал поля до проведения взрыва, а ^ - его возмущение; I - полный ток; С - длина колонны,- 4 - длина часта колонны, служащей отрицательным электродом, б ябр -электропроводности ореды и разрушенной породы. Формулы (18) позволяют по результатам измерений оценивать параметр бр и размер Цс зоны разрушений. Согласно сделанным в работе оценкам !Р0 ~IВ,Эффект перераспределения теллурических'токов мокет иметь такой ке порядок величины. В работе приводятся такко оценки магнитных нолей (~ 10 нТл), обусловленных токаш. Отмечено, что эффекты ударного размагничивания и перераспределения токов дают магнитные ноля разной, симметрии, что позволяет различать их на эксперименте.

В глзве 6, приводятся некоторые технические прилояения развиваемой теории. Рассмотрены способы регистрации взрывов, основанные на эффекте ударного размагничивания, а представлены экспериментальные результаты.

Групповые подрывы зарядов ВВ часто применяются в горной промышленности для дробления массивов горных пород, а в нефтяной и газовой проьшгаешюстях их используют при взрывном перфорировании обсадных колонн в скважинах. Из-за высокой частоты следования взрывов возникает необходимость надежного подсчета количества взрывов для предотвращения опасных последствий, связанных с возможностью отдельных отказов. Акустические методы контроля в ряде случаев оказываются неэффективными, так "как вследствие дисперсия и рассеяйия акустических вола на стенках горных выработок происходит пересечение и слияние сигналов от отдельных взрывов. Электромагнитные поля,возникающие при расширении ионизованных продуктов детонации, дают сигналы малой амплитуды, что ограничивает дальность их регистрации расстояниями до 2-3 метров (при массе ВВ 10-100 г).

В работе исследованы и разработаны способы регистрации взрывов, основанные на искусственном усилении электромагнитного

гп6ля взрыва. В предлагаемых методах вместе с ВВ размещают маг- . нитные элементы (постоянный магнит, намагниченные детонатор или' облицовка кумулятивного заряда и т.д.), а затем после подрывов измеряют электромагнитные поля, возникающие при ударном размагничивании или разрушении данных элементов. Б экспериментах де~ . тоиаторы предварительно намагничивались при помост постоянного магнита с кольцевым магнитопроводом с мапштпой индукцией 0,1 -0,2 Тл. Их магнитный момент составлял . А«!.]2. Возможен

'такжо вариант, когда на электродетоиаюр наматывают витки провода от взрывной машины. При этом детонатор намагничивается во время пропускания тока в цепи подайга, а затем размагничивает' ся при взрыве. В качестве магнитных элементов использовались такие кусочки феррита объемом 2-3 см** с магнитными моментами около 2 А«г.?.

Магнитные сигналы фиксировались с помощью специально разработанной пятисекционной магнитной катушки со встроенным пя-тиканальным уоилптелем с сумматором, размещенных в электростатическом экране. Использовалась танае штыревая антенна. Проводились специальные расчеты и измерения для оптимизации параметров катушки, после которых удалось фиксировать групповые подрывы шпуровых зарядов с расстояний до 15 метров. 'Для настройки катушки применялся магнитный имитатор взрывов.

Для иллюстрации на рис. 8 показана осциллограмма сигналов, полученных при подрыве четырех намагниченных детонаторов ЭДКЗ-1Ш25, Детонаторы имели одинаковое номинальное время задержи! взрывов относительно подалга. На осциллограмме зафикси-. рован случайный райброс в моментах срабатываний детонаторов (моменты взрывов доказаны стрелками). Предложен метод контроля работы . системы подрыва, в котором магнитные метки располагаются на детонаторах, зарядах ВВ и детонационном шнуре. Метод позволяет таете измерять скорость распространения детонационной волны в шнуре. .

В лабораторных экспериментах производилась регистрация подрывов шпуровых зарядов ВВ в цементных блоках и в искусственной соляно-парафиновой смеси. Натурные эксперименты были проведены в подземных условиях-на глубине 51,2 м в рудной зоне. При групповом подрыве в■толще породы зарядов утленита й 5 массами . по 150 г зарегистрированы на расстоянии 6-7 метров от места

взрывов надежные стабильные сигналы амплитудой I В и. длитель- ! ностью до 100 mico. Полученные результаты открывают перспективы создания портативного электронного счетчика вррывов,

В диссертации приводятся результаты исследований возможности регистрации кумулятивных crpjü в перфораторе. Специфика задачи состоит в том, что кумулятивные зарццы подрываются с интервалом времена до 10 мкс. Согласно проведенным расчетам низкочастотное электромагнитное поле взрыва затухает в перфораторе экспоненциально, что связано с появлением в стенках скважи- ■ ны и корпуса индуцированных зарядов и токов, экранирующих поло взрыва. В этих условиях предлагается разместить на стенках перфоратора напротив кумулятивных зарядов кусочки магнитов, соос-по с ними расположить магнитные катушки, а затем регистрировать магнитные импульсы, возникающие при разрушении магнитов кумулятивными струями. Экспериментально получены сигналы амплитудой до J0 В и длительностью около 5 мкс. Столь малая ширина диагностических-импульсов повышает надежность подсчета кумулятивных струй и перфорационных отверстий. По материалам исследований поданы две заявки на изобретения, на которые получены положительные решения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации проведено комплексное теоретическое иссле-довачие пгарокого круга электромагнитных явлений, возникающих при распространении УВ в неоднородных средах. Сформулируем основные результаты, полученные в работе.

1. Построена теория эффектов ударной поляризации в неоднородных диэлектрических средах, базирующаяся на кинетическом описании процессов. Установлено, что з ионных кристаллах, данное явление связано с размножением и перемещением точечных дефектов и дислокаций, причем эффект имеет порог по деформации. Объяснен ряд экспериментальных результатов.

2. Предсказано существование продольного электрического поля в растущей трещине и заряда в ее вершине, что подтвердилось на эксперименте. Зтот эффект позволяет объяснить появление при разрувенхш электронов с энергиями до 100 кэВ н рентгеновского излучения. Проанализированы закономерности кумуляции

электрического-поля при захлопывании пор на фронте УВ. Предсха-Í зано возникновение локальных электрических пробоев.

3. Для ближней зоны рассчитано электромагнитное поле УВ, распространяющейся в слабопроводящем полупространство. Выведены формулы, позволяющие анализировать зависимость формы сигнала и времени его релаксации от параметров среды и УВ. Показано, что спектр сигнала ограничен сверху частотами в несколько сотен герц. Показано согласие выводов теории и эксперимента.

4. Исследован диамагнитный эффект, возникающий при расширении плазмы взрыва в конденсированной среде во'внешнем магнитном поле. Получено аналитическое выражение для элективного магнитного момента плазмы с учетом зависимости ее электропроводности от температуры. .

5. Для ближней зоны рассчитаны электромагнитные возмущения, обусловленные расширением плазмы внутри слаболроводящего полупространства. Показано, что пик,в сигнале обусловлен вытеснением магнитного поля из плазмы в условиях'его вмороженное-ти, а релаксация - оиределяется вр клен ем диффузии поля в плазму. Проведено сравнение разных механизмов генерации электромагнитного поля при подземном взрыве.

6. Разработана теория электромагнитных возмущений, возни-какщгас при распространении слабых УВ и сейсмических волн в проводящих средах в магнитном поле. Построено аналитическое решение для случая продольной сферической волны при произвольной функции источника. Установлено наличие дцух режимов распространения магнитных возмущений: диффузионного к акустического.

7. Показано, что на далеких расстояниях магнитные возмущения локализуются вблизи фронта упругой волны и раслространя- . ¡отся вместе с ней. Амплитуда возмущений для продольной волны убывает с расстоянием Ъ по закону: <Tfi ~ 1~1 . Установлено существование магнгтного предвестника у упругой волны.

8. Исследованы магнитные возмущения, порождаемые рэлеев-екзмп поверхностными волнами для разных тгпов- сред и излучателей. Проанализированы частотные, фазовые ir амплитудные соотношения медду акустическими и магнитными величинами. Получены зависимости сИ от глубины источника: t ' 2а расстояния:

. Показало, что в длсперсионно-диссипативных средах ширина сигнала растет как ~lt¡2 , а показатель степени убывания