Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Исследование распространения электромагнитного излучения в искусственных атмосферных неоднородностях

ВАК РФ 25.00.30, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Исследование распространения электромагнитного излучения в искусственных атмосферных неоднородностях"

На правах рукописи

АНДРИЕВСКАЯ Виктория Юрьевна

ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ИСКУССТВЕННЫХ АТМОСФЕРНЫХ НЕОДНОРОДНОСТЯХ

25.00.30 - Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

НАЛЬЧИК 2004

Работа выполнена в Высокогорном геофизическом институте

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук

Черняк М.М.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Каплан Л.Г.

доктор физико-математических наук Шаповалов А. В.

Ведущая организация: Таганрогский государственный

радиотехнический университет, г. Таганрог

Защита состоится 30 июля 2004 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д. 327.001.01 при Высокогорном геофизическом институте по адресу: 360030, КБР, г. Нальчик, пр. Ленина, 2

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Высокогорного геофизического института. Автореферат разослан 26 июня 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор географических н

В.В. Разумов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Проблема исследования искусственных атмосферных аэрозольных образований представляет исключительный интерес для науки и практики, поскольку она тесно связана с вопросами охраны окружающей среды, загрязнением земной атмосферы, применением их для противолокационной маскировки различных объектов или создания ложных целей в сантиметровом и ИК диапазонах, а также для уменьшения пропускания электромагнитных излучений в системе подстилающая поверхность -атмосфера при заморозках.

Несмотря на широкие масштабы исследования свойств искусственных атмосферных образований как в нашей стране, так и за рубежом, в этой области имеется еще ряд нерешенных вопросов. В частности, не до конца исследованы роль состояния атмосферы (турбулентность, влажность, наличие потоков и т. д.), на особенности формирования и рассеяния аэрозолей. Отдельной проблемой стоит создание искусственных атмосферных образований и распространение электромагнитного излучения в них.

Распространение электромагнитного излучения в искусственных атмосферных неоднородностях с достаточной точностью можно описать с помощью их оптических характеристик: .коэффициентов ослабления, рассеяния и поглощения, геометрических параметров и т.д.

Особый интерес представляет исследование физических характеристик искусственных аэрозольных образований (облаков), формируемых взрывом в связи с рядом технических приложений. К настоящему времени закономерности возникновения, временные характеристики существования таких образований, а также особенности поглощения и отражения в них ИК- излучения изучены не достаточно. Основной причиной такого положения являются с одной стороны недостаточность данных о диэлектрических характеристиках аэрозолей, с другой - отсутствие надежных экспериментальных данных измерений поглощения, отражения и рассеяния ИК- и СВЧ- излучения в искусственных аэрозольных облаках.

При проведении активных воздействий на процессы облако- и осадкообразования основной задачей является создание аэрозольного облака, включающего наряду с льдообразующими частицами продукты взрыва взрывчатых веществ или горения при термической возгонке. Для определения оптимальной дозировки реагента, зоны засева, времени распространения реагента, актуальным является физико-математическое описание образования и эволюции облака пассивной примеси. Задачу следует разделить на две стадии: собственно взрыв, в результате которого примесь «мгновенно» разбрасывается на некоторое расстояние, и затем

распространение примеси в резуль-Многочисленные экспериментальные

лтг турАупеиттт

Б

СЛ1гг«»6;

О» ко

'Ш

диффузии, следования

3

показали, что атмосферная диффузия аэрозольных частиц, каковыми являются продукты взрыва, определяется в первую очередь турбулентностью атмосферы. Однако, естественно предположить, что важную роль в распространении аэрозольного облака, образовавшегося в результате взрыва, играет турбулентность, сгенерированная и самим взрывом. Необходимо отметить, что процессы турбулентного обмена сравнительно хорошо изучены только в самых нижних слоях атмосферы (до высот несколько сотен метров), где основное внимание исследователей сосредоточено на распространении примесей от промышленных источников загрязнения атмосферы. Намного хуже изучены турбулентные процессы на более высоких уровнях. Особенно это относится к уровням выше планетарного пограничного слоя. А именно здесь и происходит образование облаков.

В настоящее время существует ряд различных способов описания распространения аэрозолей в атмосфере. К ним относятся: статистические модели, гауссовы модели, модели с «замыканиями» различных порядков, а также модели, основанные на теории подобия. Однако ни один из перечисленных способов не может претендовать на полную строгость и точность. Нам представляется перспективным исследование распространения примесей по различным моделям, дополненное измерениями характеристик аэрозольных облаков в различных диапазонах длин волн радиотехническими средствами.

Цель работы

Целью настоящей работы является исследование закономерностей распространения электромагнитного и теплового излучения в искусственно создаваемых атмосферных образованиях - аэрозольных облаках.

Для достижения этой цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:

1. Выполнены теоретические расчеты коэффициентов ослабления, рассеяния, поглощения и излучения частицами алюминия и сажи в различных диапазонах длин волн.

2. Исследовано распространение электромагнитного излучения при различных длинах волн от 0,4 мкм до 10 см. в искусственных атмосферных неоднородностях.

3. Собран аппаратурный комплекс и разработаны методики измерения следующих характеристик искусственных аэрозольных образований в атмосфере: интенсивности излучения, эффективной площади рассеяния, характеристик отражения и поглощения, времени существования аэрозольного облака в приземной атмосфере.

4. Выполнены эксперименты по созданию искусственного аэрозольного облака с помощью взрыва различных составов с целью исследования поглощения, отражения, теплового излучения и его временных характеристик в диапазоне от 0,4 до 14 мкм, 3,2 см и 10 см.

5. Проведен сравнительный анализ результатов численных расчетов и экспериментальных измерений характеристик рассеяния и поглощения электромагнитного излучения аэрозольными облаками различных составов.

Научная новизна

В работе впервые получены следующие результаты:

1. Установлено, что наиболее перспективными для исследования турбулентных характеристик атмосферы являются аэрозольные неоднородности, получаемые с помощью взрыва. Такие неоднородности позволяют использовать. при исследовании турбулентности атмосферы активную и пассивную радиолокацию.

2. Разработана методика • создания искусственных атмосферных аэрозольных образований подрывом различных составов и измерения их основных параметров.

3. Определен наиболее оптимальный химический состав, микроструктура облака взрыва, время его существования, функция распределения частиц облака по размерам, позволяющие максимально увеличить поглощающие и отражающие свойства.

4. Для различных диапазонов длин волн рассчитаны коэффициенты ослабления, поглощения и излучения аэрозольными частицами алюминия и сажи, дополняющие существующие сведения.

5. Экспериментально впервые определены характеристики отражения, поглощения и излучения в диапазоне 0,4 мкм - 14 мкм, 3,2 см и 10 см, а также время существования аэрозольного облака, создаваемого взрывом различных составов.

Практическая ценность

В работе проведен широкий комплекс теоретических и экспериментальных исследований распространения электромагнитного излучения в искусственных атмосферных аэрозольных образованиях.

Полученные данные представляют научный и практический интерес и могут быть использованы для уточнения способов проведения активных воздействий на облака, в частности для определения зоны засева облаков и тумана аэрозольными частицами, решения задач распространения ИК излучения в атмосфере, разработки средств маскировки различных объектов. Л также могут быть использованы при индикации турбулентности, восходящих и нисходящих потоков в атмосфере, оценке экранирования радиационного выхолаживания подстилающей поверхности сажевыми частицами при заморозках.

Положения, выносимые на защиту

На защиту выносятся следующие основные результаты:

1. Результаты расчетов коэффициентов ослабления, рассеяния, поглощения и излучения аэрозольными образованиями, включающими частицы алюминия и сажи, в атмосфере в ИК и сантиметровом диапазонах длин волн.

2. Данные экспериментальных исследований характеристик отражения, рассеяния и поглощения в инфракрасном и сантиметровом диапазонах длин волн. Время существования аэрозольного облака, его макро- и микроструктура в зависимости от состава облакообразующей смеси.

3. Результаты сравнительного анализа теоретических исследований и экспериментальных измерений характеристик поглощения, отражения и излучения аэрозольными образованиями, включающими в себя частицы сажи и алюминия.

Апробация полученных результатов

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научно-практических конференциях и семинарах:

1. Всероссийской конференции по физике облаков и активным воздействиям на гидрометеорологические процессы. Нальчик. 2001 г.

2. Конференции молодых ученых ВГИ, посвященной 90-летию проф. ПК. Сулаквелидзе. Нальчик 2003 г.

3. XIX Международной конференции «Уравнения состояния вещества», Эльбрус 2004 г.

4. XXII Всероссийском симпозиуме «Радиолокационное зондирование природных сред». С-Пстербург 2004 г.

5. Научных геофизических семинарах ВГИ.

Личный вклад автора

Автором работы лично: проведены теоретические расчеты;

собран аппаратурный комплекс и разработаны методики измерения; принято участие в постановке и проведении экспериментов; выполнен анализ результатов теоретических исследований и экспериментальных измерений.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем работы составляет 184 страницы машинописного текста, включая 42 рисунка, 23 таблицы и 40 страниц приложений. Список литературы содержит 123 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении» обосновывается актуальность темы диссертации, изложена цель исследований, рассматриваются научная новизна и практическая ценность работы. Описываются методы проведения исследования и экспериментов. Сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе выполнен обзор работ, посвященных исследованиям физико-химических свойств рассеивающей среды, на основании которого выяснено, что не достаточно исследованы такие вопросы физики аэрозолей, как поглощение, отражение и излучение в некоторых средах аэрозольных образований в различных диапазонах длин волн, что и является основным предметом исследования в данной работе.

Рассмотрены характеристики аэрозольных частиц алюминия и сажи в атмосфере. Показано, что на поглощение и рассеяние электромагнитных волн основное влияние оказывает распределение частиц по размерам и их диэлектрические характеристики. Определены параметры функции логнормального распределения частиц. Получена формула для определения скорости падения частицы при стесненном движении - одной из основных характеристик аэрозолей, которая определяет время нахождения их в атмосфере.

Кроме того, в первой главе на основании патентного поиска проводится анализ существующих и перспективных методов, средств и способов создания искусственных атмосферных образований в атмосфере. Из проведенного анализа следует, что большинство источников патентной информации относится к разработкам в области создания искусственных облаков и туманов в атмосфере с целью маскировки военных и гражданских объектов за счет обеспечения непрозрачности в видимой и ИК- областях спектра. Основные приемы - применение специальных составов для получения маскирующих аэрозолей.

На основе данных, полученных при проведении поиска по патентной и научно-технической документации показано, что перспективным подходом для создания аэрозольного облака является диспергирование (распыление) аэрозолей с помощью взрыва, что и использовано нами в данной работе.

Исходя из проведенного в первой главе анализа определены задачи диссертации. В частности, актуальность проведения исследований поглощения, отражения электромагнитного излучения и других характеристик искусственных аэрозольных образований в атмосфере.

Глава 2 посвящена расчету оптических характеристик частиц диэлектрических неоднородностей в инфракрасном и сантиметровом

диапазонах длин волн. Расчеты проводились по формулам Ми для сферических частиц.

Факторы рассеяния, ослабления и поглощения рассчитывались по следующим формулам.

Фактор ослабления:

Росл=4-Е(2п+1^+ЬП)' (О

Ра^

где ап, Ь„ - амплитуды парциальных волн, зависящие от диэлектрических свойств и размера частиц; рь - дифракционный параметр. Он является функцией диэлектрических свойств частицы и её размера.

2я-г РЛ = I

Фактор рассеяния:

Р\ п=1

Фактор поглощения:

С? попх "" Qocп.' О рас

(2)

(3)

(4)

Поперечник обратного рассеяния (радиолокационное сечение рассеяния, которое связано с рассеянием в направлении на источник) рассчитывался по формуле:

Р рад 2

РI

¿(-1)п(2п+1)(ап-Ьп)

(5)

В случае малых размеров частиц, когдаг«Хи |ш|т« 1, формулы (1-4) принимают следующий вид:

О рас

Орао

-УТ ш2 +2

128л4г4 ш2-1

ЗА,4 ш2 + 2

64я4Г4 ш2-1

Хл ш2 +2

(6)

(7)

(8)

где т - показатель преломления; Л - длина волны; г - радиус рассеивающей частицы; 1т — мнимая часть выражения в скобках.

Анализ результатов расчетов показал, что факторы эффективности поглощения частиц сажи примерно в 30 раз больше, чем соответствующие

значения для частиц алюминия во всем диапазоне размеров частиц от 1 мкм до 20 мкм.

Величина поперечников-обратного рассеяния - примерно • на один порядок больше у частиц алюминия, чем соответствующие значения у частиц сажи в указанном выше диапазоне размеров частиц. У частиц сажи при рх < 1 наблюдаются дифракционные максимумы, которые по мере увеличения размеров частиц исчезают.

Значения факторов эффективности ослабления и поглощения частиц алюминия в сантиметровом диапазоне длин волн близки по величине и составляют 8-Ю"4 и'28-10-4 соответственно для длин волн 1см и 10 см. Факторы рассеяния намного меньше факторов поглощения. Это связано с малым размером частицы.

Факторы эффективности рассеяния назад у частиц алюминия

примерно на порядок больше, чем у частиц сажи. С изменением размеров частиц значение Орад колеблется. Колебания уменьшаются при увеличении размеров частиц. Максимум Ор,д в диапазоне длин волн 3 мкм * 14 мкм для частиц алюминия находится в области размеров частиц 1мкм - 2 мкм, так же как и для частиц сажи. В сантиметровом диапазоне длин волн увеличивается с увеличением размеров частиц.

Зависимость изменения факторов эффективности ослабления, рассеяния и поглощения, частиц сажи от рх при длине волны 8 мкм приведена на рисунке 1. С увеличением р*. все эти величины уменьшаются.

О

3.5 —

О 2 4 б 8 г 10 - 12 14 16 18

1 Qpac » 2 ()осл у 3 QnoпI

Рисунок I - Зависимость изменения факторов эффективности ослабления, рассеяния и поглощения частиц сажи от рх при длине волны 8 мкм

Зависимость изменения факторов эффективности ослабления, рассеяния, поглощения частиц алюминия от р*. при длине волны 9 мкм приведена на рисунке 2.' С увеличением рх все эти величины увеличиваются.

Т-*--I-•-Г

0.10 0.15 0.20:

I " Орас- > 2 — Оосл » 3 — С^погл

Рисунок 2- Зависимость изменения факторов эффективности ослабления, рассеяния, поглощения частиц алюминия от р при длине волны 9 мкм

На рисунке 3 приведена зависимость фактора ослабления от радиуса частиц алюминия в сантиметровом диапазоне длин волн.

1-прй ^ 1см, 2-при Х=3см, 3-при Я. =5 см, 4-при Х = 10 см Рисунок 3 - Зависимость фактора ослабления частиц алюминия от радиуса в диапазоне длин волн 1см - 10 см

Далее, во второй главе исследуются характеристики рассеяния, ослабления и поглощения и излучения для длин волн 3-14 мкм для единичного объема с концентрацией 1 см'3. Они рассчитаны с использованием экспериментально определенной функции распределения частиц по размерам. Расчеты объемных коэффициентов проведены по следующим формулам:

(9)

(10)

(11)

Для элементарного объема, содержащего частицы сажи расчеты были проведены при различных средних значениях геометрического радиуса г0 в диапазоне 0,001-0,008 мкм, 0,23 мкм и 1,34 мкм. Было получено, что при г0 равном 0,001 мкм при увеличении длины волны от 3 мкм до 14 мкм коэффициенты ослабления и поглощения имеют порядок 10"15 см'1, а коэффициент рассеяния на 3 - 6 порядков меньше. При г0 равном 0,008 мкм коэффициенты поглощения и ослабления увеличиваются на 3 порядка, а коэффициент рассеяния возрастает на 5 - 6 порядков.

Радиационное сечение рассеяния (отражаемость) элементарного объема сажи при г0 равном 0,001 мкм и длинах волн 3-5 мкм на порядок превосходит соответствующие коэффициенты рассеяния. Для длин волн 8-14 мкм это отличие составляет два порядка. При г0, равном 0,008 мкм отражаемость в диапазоне длин волн увеличивается по сравнению с соответствующими коэффициентами при г0, равном 0,001 мкм и имеет порядок 10'" см*1— 10 см"1, оставаясь больше коэффициента рассеяния, значение которого для указанного интервала длин волн имеет порядок Ю'^см"1 -10 см"1.

Для алюминия при том же диапазона длин волн, концентрации частиц и г0 равном 0,01 - 0,08 мкм, коэффициенты ослабления и поглощения имеют одинаковый порядок: 10"14 см"1 — 10"15 см"1. Что касается рассеяния, то оно очень мало и на 3 - 4 порядка меньше, чем коэффициент ослабления. При г0 равном 0,01 мкм и при г0 равном 0,08 мкм коэффициенты ослабления и поглощения имеют равные порядки (10"ш см"1— 10"1 см"1). Коэффициент рассеяния меньше коэффициента ослабления на 2-3 порядка. С увеличением длины волны при данном г0 как ослабление, так и рассеяние уменьшаются, а с увеличением г0 увеличиваются Коэффициент поглощения превалирует над коэффициентом рассеяния при всех значениях среднего геометрического радиуса г0.

По значениям этих коэффициентов были посчитаны массовые коэффициенты ослабления „„), рассеяния рас) и поглощения пог), связанные с ними соотношениями

^ ос л Кос л ' Р> С рас Крас ' Р» Ь пог КПог /р,

(12)

где р- плотность вещества частиц.

В этой главе показаны зависимости массовых коэффициентов ослабления, рассеяния и поглощения частиц сажи от длины волны в диапазоне длин волн 3-14 мкм при соответствующих значениях Го Рассеяние при г0 равном 0,001 мкм по сравнению с соответствующим значением при г0 равном 0,008 мкм увеличивается на 4 порядка при длине волны 3 мкм. С увеличением длины волны до 14 мкм оно возрастает и становится почти на 5 порядков больше, чем при г0 равном 0,001 мкм. Во всем диапазоне значений г0 и длин волн 3-14 мкм поглощение превалирует над рассеянием. Ослабление излучения в элементарном объеме сажи происходит в основном за счет поглощения.

Зависимости массовых коэффициентов ослабления, рассеяния и поглощения частиц алюминия от длины волны при г0 равном 0,08 мкм приведены на рисунке 4.

1 - массовый коэффициент рассеяния, 2 - массовый коэффициент ослабления, 3 - массовый коэффициент поглощения. Рисунок 4 - Зависимости массовых коэффициентов ослабления, рассеяния и поглощения частиц алюминия от длины волны при г0, равном 0,08 мкм

Отличие численных значений коэффициентов ослабления, рассеяния и поглощения частиц алюминия от численных значений коэффициентов ослабления, рассеяния и поглощения частиц сажи связано как с разными спектрами размера частиц, так и отличием в показателях преломления.

При рассеянии электромагнитного излучения на частицах алюминия в сантиметровом диапазоне длин волн (1-10 см) при изменении радиусов частиц от г0 равного 0,01 мкм до г0 равного 0,08 мкм коэффициенты ослабления и поглощения сохраняют одинаковый порядок величин. При увеличении длины волны от 1 см до 10 см при г0 равном 0,01 мкм коэффициенты ослабления и поглощения уменьшаются на 2 порядка. Порядок ослабления и поглощения заключен в пределах от 10~3 см"1 до 10 см"1. При Го равном 0,08 мкм коэффициенты ослабления и поглощения имеют одинаковый порядок, а при увеличении длины волны от 1 см до 10 см уменьшаются на 2 порядка (10"17 см'1- 10"15 см"1). Коэффициентырассеяния при г0 равном 0,01 мкм при увеличении длины волны от 1 см до 10 см возрастают от 10"36 см'1 до 10'32 см"1, а при г0 равном 0,08 мкм до 10"29 см*1.

Коэффициенты поглощения при всех значениях г0 и длин волн от 1 мкм до 10 см остаются больше, чем коэффициенты рассеяния. Рассчитанные значения являются малыми величинами и соответствуют концентрации частиц 1 см'3. При увеличении концентрации до 10б см"3 приведенные значения коэффициентов рассеяния, ослабления и поглощения увеличатся на 6 порядков.

Энергия электромагнитного излучения, рассеянная в направлении на источник излучения, связана с эффективностью обратного рассеяния (Ррад ) и зависит от длины волны и размера частиц.

Как показали расчеты, при больших значениях дифракционного параметра (например при длине волны 3 мкм) и рассматриваемого диапазона размеров частиц сажи (от 1 мкм до 23 мкм) рассеяние назад колеблется около

значений С?...... равного 0,09. С увеличением длины волны Х > 4 мкм и

рассматриваемого диапазона размеров частиц эффективность обратного рассеяния меняется довольно сильно. Максимальное значение приходится на размеры частиц от 2 мкм до 3 мкм.

Для р* < 0,3 и длинах волн от 2 мкм до 14 мкм рассеяние назад превосходит фактор эффективности рассеяния примерно в 15 раза. Для г0 равного 22 мкм и длине волны 14 мкм рассеяние назад превосходит фактор эффективности рассеяния в 13,5 раз.

Для частиц алюминия фактор обратного рассеяния по абсолютной величине больше чем фактор обратного рассеяния для частиц сажи. Для г0 равного 0,02 мкм и длин волн 9-14 мкм фактор обратного рассеяния превосходит фактор полного рассеяния в 15 раза. Такое превышение над (¿рас характерно для частиц малых по сравнению с длиной волны. Для этого же диапазона длин волн 9 + \4 мкм максимальное значение отношения (Зрад к С?рас превосходит 250 для частиц, радиусами больше. 1 мкм.

В сантиметровом диапазоне длин волн 3 - 10 см при р». < 1 • 10° <Зрад превышает (Зряс в 1,5 раза. При г равном 20 мкм и длине волны 10 см превышение фактора эффективности обратного рассеяния над фактором рассеяния превосходит 280. Значение равное 289 соответствует длине волны 3 см и радиусу равному 20 мкм. Таким образом, алюминиевые сферические

частицы при значениях ря«1 имеют фактор обратного рассеяния, превосходящий во много раз фактор рассеяния.

Отражаемость элементарного объема частиц алюминия в рассматриваемом диапазоне длин волн при г0 равном 0,01 мкм имеет одинаковый порядок с коэффициентом рассеяния. При г0 равном 0,08 мкм она на один порядок больше. При увеличении длины волны от 1 см до 10 см и г0 равном 0,01 мкм Крад уменьшается на 4 порядка от 7,96- 10"32,см*' до 7,96- 1036 см*1. При г0 равном 0,08 мкм и длине волны от 1 см до 10 см Крад заключено в границах 3,55- 10"25 см"1 < Крад< 3,55- 10"29 см"1. ,

Анализ выполненных расчетов коэффициентов ослабления, поглощения, рассеяния и рассеяния назад как отдельных частиц, так и элементарного объема, показал, что частицы сажи и алюминия по своим оптическим характеристикам могут использоваться для «подсвечивания» исследуемых сред, что позволит средствами пассивно-активной локации получать более точные и более информативные данные об изучаемых явлениях. Они также могут быть использованы как в интересах сельского хозяйства для предотвращения радиационного выхолаживания подстилающей поверхности, так и в интересах маскировки важных наземных объектов путем создания радиоотражающих завес. Это потребует, как показано в расчетах этой главы, создания аэрозольного облака (состоящего из частиц сажи и металла), имеющего определенный спектр размеров частиц и концентрацию. Эти оценки могут быть выполнены на основании результатов, представленных в этой главе.

Так же во второй главе исследовано тепловое излучение частиц сажи и алюминия в инфракрасном диапазоне длин волн. Тепловое излучение отдельных частиц сажи и алюминия и их единичного объема зависит от длины волны и температуры. Анализ расчетов показывает, что величина интенсивности излучения вполне может быть зафиксирована средствами оптической локации. Чувствительность приемников позволяет фиксировать такие малые излучения. Интенсивность излучения возрастает с увеличением концентрации и размеров частиц.

Интенсивность теплового излучения частицы в телесный угол 4л будет равна:

и = 4яВх(Х,Т)-С1Щ1Г(гД), (13)

где I*.- спектральный поток- излучения с поверхности частицы [Вт/мкм];

- функция излучения Планка, т.е. поток излучения с единичной площадки в единицу времени в единицу телесного угла, приходящийся на единичный интервал длин волн [Вт/(мкм2 мкмстер)]. Формулу (12) можно записать как

Г, = 4я Т)" я г2 (^пог ~ 4 я г2, я Вх(Х, Т)- (}„„,. (14)

Из этого выражения видно, что поток.энергии связан с площадью поверхности сферической частицы.

Выражение для I* можно записать так

1Л =4-я-гг-СгЯ

-5

■Ч&Н

(15)

где С, = 3,7418-КГ4, Вгмкм2; С2 = 1,4387-Ю4 мкмК.

Интегральный поток излучения частицы в интервале длин волн Хи "кг будет равен: ' 1

л2

i(T)= Jur*.T)<u ■ Л,-

(16)

Функция излучения Планка Bw имеет максимум излучения на длине

ВОЛНЫ;

—

га 1.x

2898

• м км" -

(П)

Для исследуемого диапазона длин волн, в таблице 1 приведены г значения Хп,ях и соответствующие ей температуры излучения Т.

Таблица 1 - Значения Х,,,« и соответствующие ей температуры излучения Т

Такое изменение Х,,«* с температурой найдет своё отражение при исследовании излучения объема среды, содержащей диэлектрические неоднородности, в диапазоне длин волн 2-14 мкм.

Как следует из расчетов, при одинаковых Т и г > 1 мкм как спектральное, так и интегральное излучения сажевых частиц в исследованном диапазоне длин волн превосходит соответствующие значения для частиц алюминия. Наибольшая интегральная интенсивность излучения соответствует г >20 мкм.

Для характеристики излучения объема сажевых частиц и частиц алюминия были рассчитаны коэффициенты излучения (г|х). Они численно равны количеству лучистой энергии, излучаемой элементом единицы массы в единицу времени в пределах единицы телесного угла в единичном интервале длин волн.

Лх=Спог'ВЛ(Я,Т) (18)

где ^пог - массовый коэффициент поглощения,

Яркость излучения слоя протяженностью z равняется:

Ея=(\-А)-Вл{1-е-Г1 (19)

где тс - оптическая толщина среды, Л - вероятность выживания кванта

т = 1Косл(г)с1г , (21)

В случае т «1 формула (18) примет следующий вид

Ех = Вх(*,т)Кпог(ь)г (22)

Результаты расчетов по формулам (19) и (22) приведены в главе 3.

Интегральная яркость излучения слоя равняется:

Е(Т)=%Х(Х,Т>1Х (23)

Далее в этой главе рассмотрено рассеяние электромагнитных волн заряженными облачными частицами. В выполненных нами экспериментах наблюдалось аномальное'отражение-радиоволн аэрозольным облаком. По нашему мнению одним из объяснений этого является электрический заряд на частицах, что будет предметом дальнейших исследований.

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований распространения электромагнитного излучения аэрозольных образований в атмосфере. Описывается аппаратурный комплекс, методики проведения экспериментов, а так же приведены результаты исследований в натурных условиях временных, отражающих и поглощающих характеристик искусственных аэрозольных образований в атмосфере. Формирование аэрозольного облака осуществлялось с помощью взрыва различных составов. Эксперименты проводились на научно-исследовательском полигоне ВГИ. В качестве регистраторов использовались высокочувствительные пассивные приемные устройства, МРЛ-5, двухканальная тепловизионная аппаратура, прибор ночного видения «Ворон», дистанционный термометр 8Т-80 и фото- видеоаппаратура. Результаты выполненных нами фотовизуальных наблюдений были использованы для проверки теоретических расчетов.

Для этого по изменению размеров облака определялось. время т* наступления максимума концентрации на заданном расстоянии до точки взрыва, затем значение коэффициента диффузии Б в зоне проведения экспериментов. Оказалось, что в зоне проведения экспериментов коэффициент диффузии по оценке с помощью метеоданных составляет около 3 м2/с. С применением формулы (24) построена теоретическая кривая 1 на рисунке 5. Здесь же приведены и экспериментальные данные (кривая 2).

где: Я - расстояние от точки взрыва; С - объемная концентрация частиц аэрозолей на расстоянии г от точки взрыва ко времени т ; р - масса заряда

В зависимости от композиции составов диффузия аэрозолей в атмосфере происходит с различной скоростью. Среднеквадратичный разброс данных показывает достаточно хорошее- совпадение с теоретическими расчетами на стадии роста облака взрыва. В стадии рассеяния отклонение экспериментальных данных от теоретической кривой велико. Оказалось, что наиболее медленное рассеяние имеет место, когда в качестве составов использовались компоненты сажи и алюминиевой пудры. Уменьшение их содержания приводит к быстрому рассеянию облака аэрозолей.

т*

л

0,25 0,5 0,75 1 т/т'

1 - теоретическая кривая; 2 - экспериментальные измерения; 3 -разброс экспериментальных данных.

Рисунок 5 - Рассеяние в атмосфере аэрозольного облака, формируемого взрывом

Полученные экспериментальные данные о размерах облака,* интервале изменения его температуры и дальности до него позволили выполнить теоретические расчеты по оценке интенсивности теплового излучения облака, приближенного к реальному.

Мощность излучения поверхностью слоя толщиной ъ находится из следующего выражения:

Б (Т) = Е(Т) Б, (25)

где: Б - площадь излучения.

В таблице 2 приведены значения потока в(Т) для термодинамических температур 294 К и 2273 К и толщины излучающего слоя ъ равной 30 м. Концентрация частиц принята равной 106 м'3, средний геометрический радиус 0,296 мкм.

Таблица 2 - Значения £(Т) для термодинамических температур 294 К и 2273 К и толщины излучающего слоя ъ, равной 30 м

Как видно из таблицы, облако взрыва довольно интенсивно излучает при относительно невысоких температурах. Современной аппаратурой

излучение может быть достаточно хорошо зафиксировано. Значение £(Т) равное 1099,2 (Вт/ср) = 1,1 (кВт/ер) довольно близко к полученному экспериментально. Максимального значения он достигает в диапазоне длин волн 3 -*-5 мкм при температуре 2273 К. При увеличении концентрации частиц до 107 м"3 поток увеличивается на порядок.

Далее в этой главе были рассчитаны удельные площади рассеяния Бу [м2], характеризующие площадь отражения разрешающего объема. Они характеризуют маскирующие свойства предметов, находящихся за облаком, содержащих аэрозольные частицы.

Бу-КрадЧ (26)

чрад

где V - разрешающий объем, м3.

Расчеты были проведены для локационного объема лазера с разными углами поля.зрения: 15 минут и 5°, расстояния до облака Z = 600 м и длительностью импульса 10 не. Рассчитанные значения разрешаемых объемов для указанных характеристик лазера имеют следующие значения: V|5- = 8,6 м\ V5„ = 32-Ю3 м3 для длин волн 3 мкм — 13 мкм.

Как следует из выполненных расчетов при малом угле поля зрения Sy для частиц сажи составляет тысячные и сотые квадратного метра. Сигналы, соответствующие этим Sy вполне могут быть обнаружены современными оптическими локаторами.

При больших углах поля зрения Sy для сажевых частиц и длин волн X > 5 мкм составляют единицы квадратного метра, т.е. являются

маскирующими образованиями и уверенно могут быть обнаружены. Такие относительно большие значения 8у позволяют также использовать сажевые частицы для индикации турбулентности и восходящих и нисходящих потоков в атмосфере. Использование их для «подсвечивания» указанных образований позволит получить данные об интенсивности турбулентности и размерах ее области, о скорости потоков и их геометрических размерах.

Удельные отражающие площади, соответствующие- частицам алюминия и указанным значениям разрешающих объемов, намного меньше, чем у сажевых частиц при равных концентрациях. Для получения больших значений 8у необходимо увеличить концентрацию частиц на порядки. Использование их будет зависеть от тактико-технических данных аппаратуры для их обнаружениями сопровождения как цели. В натурных экспериментах, выполненных нами, удалось получить 8у равную 90 м2 на длине волны 10 см при тактико-технических данных, соответствующих этому каналу МРЛ-5.

В заключении приведены основные выводы и даны рекомендации по использованию результатов исследований, приведенных в диссертационной работе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ-

В данной работе исследованы закономерности распространения электромагнитного излучения в искусственно создаваемых атмосферных образованиях - аэрозольных облаках.

Выполнены теоретические расчеты коэффициентов ослабления, рассеяния, поглощения и излучения частицами алюминия и сажи в

1 »3

различных диапазонах длин волн при концентрации частиц 1 см .

1. Показано, что для единичного объема, содержащего частицы сажи со средними геометрическими радиусами от 0,001 мкм до 1,34 мкм при длине волны 14 мкм коэффициенты ослабления (К«,,), рассеяния (Крас), поглощения и отоажаемости составляют: 1-Ю"16 см*' < К«,, <3-10"* см*1 4-1022 см'1<Крас<2-108см-1 МО'16 см"1 <КП0Г< 1-10"8 см"1 1,5- Ю"20 см"1 <Крад<5-10"7 см"1 С уменьшением длины волны до 3 мкм значения коэффициентов увеличиваются на 1 - 3 порядка.

Для частиц алюминия со средними геометрическими радиусами от 0,01 мкм до 0,08 мкм при длине волны 14 мкм указанные выше коэффициенты принимают следующие значения:

4-10'16 см"1 < К«я < 210'12 см'1 1 • 10'20 см"' <Крас<310"15 см'1 1 • 10'16 см'1 < Кпог < 4-Ю'12 см'1 2-10'20 см'1 <К,„д< 1-10'13 см'1

При уменьшении длины волны до 3 мкм они увеличиваются на 2 - 3 порядка.

2. Теоретические и экспериментальные исследования показали, что для частиц алюминия со средними геометрическими радиусами от 0,01 мкм до 0,76 мкм при длине волны. 10 см коэффициенты ослабления (К«^), рассеяния (Крас), поглощения (Кпог) и отражаемости (Крал) принимают значения:

4-10'23 см"1 < Кои < МО'12 см'1 4-10'36 см'1 < Крас < 1-Ю'23 см'-1 1 ■ I О"23 см"1 < К„ог < 1 • I О"12 см'1 8-10'36 см"1 < Крад < 4-10"20 см"1

При уменьшении длины волны до 1 см значения указанных коэффициентов увеличиваются на 1 - 4 порядка.

3. Собран аппаратурный комплекс и разработаны методики измерения следующих характеристик искусственных аэрозольных образований в атмосфере: эффективной площади рассеяния, характеристик отражения и поглощения, времени существования аэрозольного облака в приземной атмосфере.

4. Выполнены эксперименты по созданию искусственного аэрозольного облака с помощью взрыва различных составов с целью исследования поглощения, отражения и временных его характеристик в диапазоне от 0,4 до 14 мкм, 3,2 см и 10 см.

Эксперименты показали, что аэрозольное облако, формируемое подрывом составов, включающих алюминий, сажу, бензин и др. обладает высокими поглощающими свойствами в спектральных диапазонах 3 - 5 мкм и 8—14 мкм. Время полного поглощения электромагнитного излучения в этих диапазонах составляет около 30 сек. Время максимального поглощения аэрозольным облаком электромагнитного излучения в спектральном диапазоне 0,8 + 1,0 мкм оказалось примерно равным 30 сек.

Размеры аэрозольных облаков, полученных в ходе проведения экспериментальных работ, составили 30 - 50 м в диаметре. Их эффективная площадь рассеяния (ЭПР) радиоволн в диапазонах длин волн 10 см, 3,5 см и 2 см составляют 10 м2, 30 м2 и 80 м2 соответственно.

Эксперименты показали, что аэрозольное облако, формируемое с помощью взрыва из состава алюминия, сажи и бензина полностью поглощает электромагнитное излучение при испытании приборов ночного видения. Время поглощения практически равно времени существования аэрозольного облака в видимом диапазоне.

5. Проведен анализ зависимости коэффициентов ослабления, рассеяния, поглощения и обратного рассеяния отдельных частиц от их размера и длины волны излучения. Полученные данные позволяют

рассчитать оптические характеристики исследуемых сред для решения уравнения переноса излучения, оценить интенсивность излучения. Рассчитанные значения обратного рассеяния позволяют с помощью активной локации получить данные об интенсивности рассеяния аэрозольных облаков и оценить их маскирующие свойства.

Выполненные расчеты позволяют сделать выводы о возможности использования сажевых и алюминиевых частиц для индикации и изучения атмосферных образовании (восходящих и нисходящих потоков), интенсивных зон турбулентности. . .

6. Высокая точность полученных результатов подтверждена проведенным сравнительным анализом результатов численных расчетов и экспериментальных измерений.' характеристик рассеяния, и поглощения электромагнитного излучения аэрозольными облаками различных составов.

7. Полученные характеристики рассеяния, поглощения и ослабления слоем, содержащим сажевые и алюминиевые частицы, позволяют оценить и предложить использование облака, содержащего эти частицы для защиты сельскохозяйственных угодий от радиационного выхолаживания и защиты различных промышленных объектов путем создания ложных целей.

8. Поток излучения от слоя облака горизонтальной протяженностью 30 м при изменении температуры от 294 К до 2273 К возрастает от 0,45 Вт/ср до 75,2 Вт/ср в диапазоне длин волн 8 -Н4 мкм. В диапазоне длин волн 3 + 5 мкм и в том же температурном.интервале интегральный поток излучения' увеличивается от 0,03 Вт/ср до 1,1-кВт/ср. Эти изменения интегрального потока излучения соответствуют концентрации частиц 1 см3. Указанные величины плотности потока излучения позволяют надежно аппаратурно зафиксировать излучение от облака,- содержащего сажевые и алюминиевые частицы.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Адкнев. А.Х., Сенов Х.М., Андриевская В.Ю. Рассеяние электромагнитных волч заряженными частицами // Материалы Всероссийской конференции по физике облаков и активным воздействиям на гидрометеорологические процессы. - Нальчик, 2001 .-С.72-74.

2. Андриевская В.Ю. Расчет радиолокационных характеристик аэрозольных образований в атмосфере // Вестник Кабардино-Балкарского государственного университета. Серия Физические науки. Вып. 7. - Нальчик, 2002.-С. 43-44.

3. Андриевская В.Ю., Черняк М.М. Образование и эволюция облака пассизной примеси в свободной атмосфере // Труды ВГИ. 2003 г -Вып.93.- С 13-19

4. Андриевская В.Ю., Созаева Л.Т. Тепловое излучение частиц сажи в инфракрасном диапазоне длин волн // Труды Конференции молодых ученых ЗГИ, посвященной 90-летию проф. ПК. Сулаквелидзе - Нальчик, 2004. -Сб-13.

5. Аджиев А.Х., Сенов Х.М., Андриевская В.Ю. Рассеяние электромагнитных волн заряженными облачными частицами // Труды Всероссийской конференции по физике облаков и активным воздействиям на гидрометеорологические процессы. - С.-Петербург, 2003.-С. 148-157.

6. Аджиев А.Х., Андриевская В.Ю. Исследование характеристик ИК-пеглощения искусственными аэрозольными образованиями , формируемыми с помощью взрыва // Тезисы XIX Международной конференции «Уравнения состояния вещества». Эльбрус, 2004. - С 78-79.

7. Аджиев А.Х., Андриевская В.Ю. Исследование характеристик ИК-поглощения искусственными аэрозольными образованиями , формируемыми с помощью взрыва // Физика экстремальных состояний вещества -Черноголовка, 2004. - С 96-97.

8. Аджиев А.Х., Бекулов М.Т., Андриевская В.Ю. Способ забора монодисперсных аэрозолей. Заявка № 2004108065/28(008713) от 19.03.2004г. «а изобретение.

Сдано в набор 24.06.2004. Подписано в печать 25.06.2004. Гарнитура Тайме. Печать трафаретная. Формат 60x84 7,6. Бумага офсетная. Усл.п.л. 1,0. Тираж 80 экз. Заказ № 620.

Типография Кабардино-Балкарской государственной сельскохозяйственной академии

Лицензия ПД № 00816 от 18.10.2000 г.

г. Нальчик, ул. Тарчокова, 1а

В132 2 1

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Андриевская, Виктория Юрьевна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

РАССЕИВАЮЩЕЙ СРЕДЫ.

1.1 Характеристики аэрозольных частиц в атмосфере.

1.1.1 Распределение размеров частиц дыма и алюминия в аэрозольной среде.

1.2 Искусственные аэрозольные образования и их характеристики.

1.2.1 Скорость падения группы частиц.

1.2.2 Методы и средства создания искусственных аэрозольных образований в атмосфере.

Выводы к Главе 1.

ГЛАВА 2 РАСЧЕТ ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЧАСТИЦ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ В МИКРОВОЛНОВОМ И ИНФРАКРАСНОМ ДИАПАЗОНАХ ДЛИН ВОЛН.

2.1 Оптические константы.

2.2 Коэффициенты рассеяния, ослабления и поглощения частиц диэлектрических неоднородностей.

2.3 Ослабление, рассеяние и поглощение электромагнитного излучения инфракрасного диапазона сферическими частицами сажи.

2.4 Ослабление, рассеяние и поглощение электромагнитного излучения инфракрасного диапазона сферическими частицами алюминия.

2.5 Ослабление, рассеяние и поглощение электромагнитного излучения сантиметрового диапазона сферическими частицами алюминия.

2.6 Обратное рассеяние излучения частицами сажи и алюминия.

2.7 Ослабление, рассеяние и поглощение инфракрасного излучения единичным объемом, содержащим частицы алюминия и сажи.

2.8 Тепловое излучение и рассеяние частиц сажи и алюминия в инфракрасном диапазоне длин волн.

2.9 Рассеяние электромагнитных волн заряженными облачными частицами.

Выводы к Главе 2.

ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЭМИ В АЭРОЗОЛЬНЫХ

ОБРАЗОВАНИЯХ В АТМОСФЕРЕ.

3. 1 Аппаратура и методика проведения экспериментов.

3.1.1 Измерения силы излучения и степени пропускания в спектральных диапазонах 3.5 мкм и 8.14 мкм аэрозольными образованиями, формируемыми взрывом.

3.1.2 Измерения тепловизионного контраста аэрозольных облаков.

3.1.3 Определение поглощения электромагнитного излучения аэрозольными облаками в спектральном диапазоне 0,8.1,0 мкм.

3.1.4 Определение радиационной температуры излучения аэрозольных облаков.

3.2 Микрофизические характеристики аэрозольного облака, формируемого взрывом в натурных условиях.

3.3 Результаты исследований в натурных условиях временных и радиоотражающих характеристик искусственных аэрозольных образований в атмосфере.

3.3.1 Измерение тепловизионного (оптического) контраста.

3.3.2 Измерения времени полного поглощения атмосферным образованием ИК излучения в спектральных диапазонах

3.5 мкм и 8. 14 мкм.

3.3.3 Радиационная температура и сила излучения атмосферного образования в спектральных диапазонах 3.5и8.14 мкм.

3.3.4 Измерение отраженного сигнала РЛС от искусственного аэрозольного облака, созданного с помощью взрыва.

3.4 Теоретическая оценка интенсивности излучения сажевых частиц.

3.5 Отражение излучения аэрозольного облака в инфракрасном и сантиметровом диапазонах длин волн в направлении на источник излучения (локатор).

Выводы к Главе 3.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Исследование распространения электромагнитного излучения в искусственных атмосферных неоднородностях"

Актуальность проблемы.

Проблема исследования искусственных атмосферных аэрозольных образований представляет исключительный интерес для науки и практики, поскольку она тесно связана с вопросами охраны окружающей среды, загрязнением земной атмосферы, применением их для противолокационной маскировки различных объектов или создания ложных целей для радиолокационного и ИК диапазонов, а также для уменьшения пропускания электромагнитных излучений в системе подстилающая поверхность -атмосфера»

Несмотря на широкие масштабы исследования свойств искусственных атмосферных образований как в нашей стране, так и за рубежом, в этой области имеется еще ряд нерешенных вопросов. В частности, не до конца исследованы роль состояния атмосферы (турбулентность, влажность, наличие потоков и т. д.) на особенности формирования и рассеяния аэрозолей. Отдельной проблемой стоит создание искусственных атмосферных образований и распространение электромагнитного излучения в них.

Распространение электромагнитного излучения в искусственных атмосферных неоднородностях с достаточной точностью можно описать с помощью их оптических характеристик: коэффициентов ослабления, рассеяния и поглощения, геометрических параметров и т.д.

Частицы вещества, из которых искусственно образуются неоднородности в атмосфере, могут иметь разные формы и размеры. Задачи определения характеристик рассеяния излучения такими частицами достаточно сложны. Наименьшими трудностями вычислительного характера обладают решения, связанные со сферической формой частиц [1,2], наибольшими — с произвольной формой. В настоящее время имеются довольно ■ корректные результаты расчета рассеивающей способности естественных и искусственных аэрозольных образований. Однако они являются достаточно сложными и требуют значительных затрат времени на получение приемлемых результатов. Методики этих расчетов приведены в большом числе публикаций [3-8].

Несмотря на отдельные особенности, эти методики имеют общую основу: сначала определяют характеристики аэрозолей - типичные размеры, форму, материал, из которого они состоят, концентрацию. Затем рассчитывают или получают на основе экспериментальных данных функцию распределения частиц по размерам. Далее, вычисляют факторы ослабления излучения' отдельной частицей, а затем суммируют эффект ослабления отдельными частицами по всему облаку и находят соответствующие показатели ослабления. Аналогично находят показатели рассеяния и поглощения.

Особой интерес представляет исследование физических характеристик искусственных аэрозольных образований (облаков), формируемых взрывом в связи с рядом технических приложений. К настоящему времени закономерности возникновения, временные характеристики существования таких образований, а также особенности поглощения и отражения в них ИК-излучения изучены не достаточно [9,10].

Основной причиной такого положения являются с одной стороны недостаточность данных о диэлектрических характеристиках аэрозолей, с другой — отсутствие надежных экспериментальных данных измерений поглощения, отражения и рассеяния ИК- и СВЧ- излучения в искусственных аэрозольных облаках.

При проведении активных воздействий на процессы облако- и осадкообразования основной задачей является создание аэрозольного облака, включающего наряду с льдообразующими частицами продукты взрыва взрывчатых веществ или горения при термической возгонке. Для определения оптимальной дозировки реагента, зоны области засева, времени распространения реагента актуальным является физико-математическое описание образования и эволюция облака пассивной примеси. Задачу следует

разделить на две стадии: собственно взрыв, в результате которого примесь «мгновенно» разбрасывается на некоторое расстояние, и затем распространение примеси в результате турбулентной диффузии. Многочисленные экспериментальные и теоретические исследования показали, что атмосферная диффузия аэрозольных частиц, каковыми являются продукты взрыва, определяется в первую очередь турбулентностью атмосферы [11 - 13]. Однако, естественно предположить, что важную роль в распространении аэрозольного облака, образовавшегося в результате взрыва, играет турбулентность, сгенерированная и самим взрывом. Необходимо отметить, что процессы турбулентного обмена сравнительно хорошо изучены только в самых нижних слоях атмосферы (до высот несколько сотен метров), где сосредоточено основное внимание исследователей на распространение примесей от промышленных источников загрязнения атмосферы [12, 14, 15]. Намного хуже изучены турбулентные процессы на более высоких уровнях [16, 17]. Особенно это относится к уровням выше планетарного пограничного слоя. А именно здесь и происходит образование облаков.

В настоящее время существует ряд различных способов описания распространения аэрозолей в атмосфере [18 - 20]. К ним, относятся: статистические модели, гауссовы модели, модели с «замыканиями» различных порядков, а также модели, основанные на теории подобия. Однако ни один из перечисленных способов не может претендовать на полную строгость и точность. Нам представляется перспективным исследование распространения примесей по различным моделям, дополненное измерениями аэрозольных облаков в различных диапазонах длин волн радиотехническими средствами.

Цель работы.

Целью настоящей работы является исследование закономерностей распространения электромагнитного излучения в искусственно создаваемых атмосферных образованиях — аэрозольных облаках.

Для достижения данной цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:

1. Выполнены теоретические расчеты коэффициентов ослабления, рассеяния, поглощения и излучения частицами алюминия и сажи в различных диапазонах длин волн.

2. Исследовано распространение электромагнитного излучения различных длин волн от 0,4 мкм до 10 см в искусственных атмосферных неоднородностях.

3. Собран аппаратурный комплекс и разработаны методики измерения следующих характеристик искусственных аэрозольных образований в атмосфере: интенсивности излучения, эффективной площади рассеяния, характеристик отражения и поглощения, времени существования аэрозольного облака в приземной атмосфере.

4. Выполнены эксперименты по созданию искусственного аэрозольного облака с помощью взрыва различных составов с целью исследования поглощения, отражения и временных его характеристик в диапазоне от

0.4 до 14 мкм, 3,2 см и 10 см.

5. Проведен сравнительный анализ результатов численных расчетов, и экспериментальных измерений характеристик рассеяния и поглощения электромагнитного излучения аэрозольными облаками различных составов.

Научная новизна.

В работе впервые получены следующие результаты:

1. Установлено, что наиболее перспективными для исследования турбулентных характеристик атмосферы являются аэрозольные неоднородности, получаемые с помощью взрыва. Такие неоднородности позволяют использовать при исследовании турбулентности атмосферы активную и пассивную радиолокацию.

2. Разработана методика создания искусственных атмосферных аэрозольных образований подрывом различных составов и измерения их основных параметров.

3. Определен наиболее оптимальный химический состав, микроструктура облака взрыва, время его существования, функция распределения частиц облака по размерам, позволяющие максимально увеличить поглощающие и отражающие свойства.

4. Впервые для различных диапазонов длин волн рассчитаны коэффициенты ослабления, поглощения и излучения аэрозольными частицами алюминия и сажи.

5. Экспериментально впервые определены характеристики отражения, поглощения в диапазоне 0,4 мкм 14 мкм, 3,2 см и 10 см, и времени существования аэрозольного облака, создаваемого взрывом различных составов.

Практическая ценность.

В работе проведен широкий комплекс теоретических и экспериментальных исследований распространения электромагнитного излучения в искусственных атмосферных аэрозольных образованиях. Полученные данные представляют научный и практический интерес, и могут быть использованы для уточнения способов проведения активных воздействий на облака, в частности для определения зоны засева облаков и тумана аэрозольными частицами, для решения задач распространения ИК излучения в атмосфере, разработки средств маскировки различных объектов. А также могут быть использованы при индикации турбулентности, восходящих и нисходящих потоков в атмосфере, оценке экранирования радиационного выхолаживания подстилающей поверхности сажевыми частицами.

Положения, выносимые на защиту.

На защиту выносятся следующие основные результаты:

1. Результаты теоретических расчетов коэффициентов ослабления, рассеяния, поглощения и излучения аэрозольными образованиями, включающими частицы алюминия и сажи, в атмосфере.

2. Данные экспериментальных исследований характеристик отражения, рассеяния и поглощения в инфракрасном и сантиметровом диапазонах длин волн. Время существования аэрозольного облака, его макро- и микроструктура, в зависимости от состава облакообразующей смеси.

3. Результаты сравнения теоретических исследований и экспериментальных измерений характеристик поглощения, отражения и излучения искусственными аэрозольными образованиями, включающими в себя частицы сажи и алюминия.

Апробация полученных результатов.

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научно-практических конференциях и семинарах:

1. Всероссийской конференции по физике облаков и активным воздействиям на гидрометеорологические процессы. Нальчик, 2001 г.

2. Конференции молодых ученых ВГИ, посвященной 90-летию проф. Г.К. Сулаквелидзе. Нальчик, 2003 г.

3. XIX Международной конференции «Уравнения состояния вещества». Эльбрус, 2004 г.

4. XXII Всероссийском симпозиуме «Радиолокационное зондирование природных сред». С-Петербург, 2004 г.

5. Научных геофизических семинарах ВГИ. и

Личный вклад автора. Автором работы лично:

- проведены теоретические расчеты;

- собран аппаратурный комплекс и разработаны методики измерения;

- принято участие в постановке и проведении экспериментов;

- выполнен анализ результатов теоретических расчетов и экспериментальных измерений.

Публикации по теме диссертации.

По теме диссертации опубликовано 9 публикаций, в том числе одно изобретение [21 -29].

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем работы составляет 184 страницы машинописного текста, включая 42 рисунка, 23 таблицы и 40 страниц приложений. Список литературы содержит 123 наименования.

Заключение Диссертация по теме "Метеорология, климатология, агрометеорология", Андриевская, Виктория Юрьевна

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3

1. Собран компактный комплекс аппаратуры для измерения теплового излучения аэрозольного облака в диапазоне длин волн 3 + 14 мкм.

2. Разработана методика проведения экспериментов и измерений.

3. Выполнены измерения поглощения электромагнитного излучения аэрозольным облаком в диапазоне 3 + 14 мкм и определены радиационные температуры излучения. Измерены время полного поглощения аэрозольным облаком ИК излучения в спектральных диапазонах 3 + 5 мкм и 8 + 14 мкм.

4. В натурных условиях проведены исследования микрофизических характеристик аэрозольного облака. Исследован спектр аэрозольных частиц и найдена функция распределения частиц по размерам. На экспериментальном материале определены параметры этой функции.

5. Выполненные эксперименты показали, что аэрозольное облако, формируемое подрывом составов, включающих алюминий, сажу, бензин и др. обладают высокими поглощающими свойствами в спектральных диапазонах 3 + 5 мкм и 8 + 14 мкм. Время полного поглощения электромагнитного излучения в этих диапазонах составляет около 30 сек. Время максимального поглощения аэрозольным облаком электромагнитного излучения в спектральном диапазоне 0,8 + 1,0 мкм оказалось примерно равным 30 сек.

6. В- зависимости от композиции составов диффузия аэрозолей в атмосфере происходит с различной скоростью. Имеет достаточно хорошее совпадение среднеквадратичного разброса экспериментальных данных с теоретическими расчетами на стадии роста облака взрыва. Оказалось, что наиболее медленное рассеяние облака имеет место, когда в качестве составов использовались компоненты сажи и алюминиевой пудры. Уменьшение их содержания приводит к быстрому рассеянию облака аэрозолей.

7. Время действия телевизионного контраста по серии из 17 измерений составило 27 сек.

8. Размеры аэрозольных облаков, полученных в ходе проведения экспериментальных работ, составили 30 50 м в диаметре. Их эффективная площадь рассеяния (ЭПР) радиоволн в диапазонах длин волн 10 см, 3,5 см и 2 см составляют 10 м2, 30 м2 и 80 м2 соответственно.

9. Эксперименты показали, что аэрозольное облако, формируемое с помощью взрыва из состава алюминия, сажи и бензина полностью поглощает электромагнитное излучение при испытании приборов ночного видения. Время поглощения практически равно времени существования аэрозольного облака в видимом диапазоне.

10. Выполнены теоретические расчеты излучения горизонтального слоя облака, основанные на полученных экспериментально размерах облака, интервала изменения его температуры на расстоянии 200 метров.

11. Рассчитан поток энергии на оптический локатор для оценки величины излучаемой энергии облаком.

130

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе исследованы закономерности распространения электромагнитного излучения в искусственно создаваемых атмосферных образованиях — аэрозольных облаках. Выполнены теоретические расчеты коэффициентов ослабления, рассеяния, поглощения и излучения частицами алюминия и сажи в различных диапазонах длин волн.

1. Показано, что для единичного объема, содержащего частицы сажи со средними геометрическими радиусами от 0,001 мкм до 1,34 мкм при длине волны 14 мкм коэффициенты ослабления (Косл), рассеяния (Крас), поглощения (Кпог) и отражаемости (Крад) составляют:

МО"16 см"1 < Косл < 3-Ю"8 см'1 4-10"22 см"1 < Крас < 2-10"8 см'1

1-Ю'16 см'1 < Кпог < 1-Ю'8 см'1 1,5-10"20 см'1 < Крад < 5-Ю'7 см'1

С уменьшением длины волны до 3 мкм значение коэффициента рассеяния увеличивается на 1+3 порядка.

Для частиц алюминия со средними геометрическими радиусами от 0,01 мкм до 0,08 мкм при длине волны 14 мкм указанные выше коэффициенты принимают следующие значения:

4*10"16 см'1 < Косл < 2-Ю'12 см'1 МО'20 см'1 < Крас < 3-Ю"15 см'1 4-10"16 см"1 < Кпог <2-10"12 см"1

2-10'20 см"1 < Крад < 1-Ю"13 см'1

При уменьшении длины волны до 3 мкм все коэффициенты, кроме К^д, увеличиваются на 2 + 3 порядка.

2. Теоретические и экспериментальные исследования показали, что для частиц алюминия со средними геометрическими радиусами от 0,01 мкм до 0,76 мкм при длине волны 10 см коэффициенты ослабления (Косл), рассеяния (Крас), поглощения (Кпог) и отражаемости (Крад) принимают значения:

4-10-23 см"1 < Косл < 1,6-10'12 см'1 4-10'36 см'1 < Крас < 1 • 10"23 см"1 4-Ю-23 см-1 <Кпог < 1,6-1 (Г12 см"' 8-Ю-36 см-1 < Крад < 4-Ю-20 см"' При уменьшении длины волны до 1 см значения указанных коэффициентов увеличиваются на 1 + 4 порядка.

3. Собран аппаратурный комплекс и разработаны методики измерения следующих характеристик искусственных аэрозольных образований в атмосфере: эффективной площади рассеяния, характеристик отражения и поглощения, времени существования аэрозольного облака в приземной атмосфере.

4. Выполнены эксперименты по созданию искусственного аэрозольного облака с помощью взрыва различных составов с целью исследования поглощения, отражения и временных его характеристик в диапазоне от 0,4 до 14 мкм, 3,2 см и 10 см.

Выполненные эксперименты показали, что аэрозольное облако, формируемое подрывом составов, включающих алюминий, сажу, бензин и др. обладают высокими поглощающими свойствами в спектральных диапазонах 3+5 мкм и 8 + 14 мкм. Время полного поглощения электромагнитного излучения в этих диапазонах составляет около 30 сек. Время максимального поглощения аэрозольным облаком электромагнитного излучения в спектральном диапазоне 0,8 + 1,0 мкм оказалось примерно равным 30 сек.

Размеры аэрозольных облаков, полученных в ходе проведения экспериментальных работ, составили 30 + 50 м в диаметре. Их эффективная площадь рассеяния (ЭПР) радиоволн в диапазонах длин волн 10 см, 3,5 см и 2 см составляют 10 м2,30 м2 и 80 м2 соответственно.

Эксперименты показали, что аэрозольное облако, формируемое с помощью бзрыва из состава алюминия, сажи и бензина полностью поглощает электромагнитное излучение при испытании приборов ночного видения.

Время поглощения практически равно времени существования аэрозольного облака в видимом диапазоне.

5. Проведен анализ зависимости коэффициентов ослабления, рассеяния, поглощения и обратного рассеяния отдельных частиц от их размера и длины волны излучения. Полученные данные позволяют рассчитать оптические характеристики исследуемых сред для решения уравнения переноса излучения, оценить интенсивность излучения. Рассчитанные значения обратного рассеяния позволяют с помощью активной локации получить данные об интенсивности рассеяния аэрозольных облаков.

Выполненные расчеты позволяют сделать выводы о возможности использования сажевых и алюминиевых частиц для индикации и изучения атмосферных образований (восходящих и нисходящих потоков), интенсивных зон турбулентности.

6. Проведен сравнительный анализ результатов численных расчетов и экспериментальных измерений характеристик рассеяния и поглощения электромагнитного излучения аэрозольными облаками различных составов.,

7. Полученные характеристики рассеяния, поглощения и ослабления слоем, содержащим сажевые и алюминиевые частицы позволяют оценить и предложить использование облака, содержащего эти частицы для защиты сельскохозяйственных угодий от радиационного выхолаживания и защиты различных-промышленных объектов путем создания ложных целей.

8. Поток излучения от слоя облака, горизонтальной протяженностью 30 м при изменении температуры от 294 К до 2273 К возрастает от 0,45 Вт/ср до 75,2 Вт/ср в диапазоне длин волн 8+14 мкм. В диапазоне длин волн 3 + 5 мкм и в том же температурном интервале интегральный поток излучения увеличивается от 0,03 Вт/ср до 1,1 кВт/ер. Эти изменения интегрального потока излучения соответствуют концентрации частиц 1 см*3. Указанные величины плотности потока излучения позволяют надежно аппаратурно зафиксировать излучение от облака, содержащего сажевые и алюминиевые частицы. •

133

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата физико-математических наук, Андриевская, Виктория Юрьевна, Нальчик

1. Дейрменджан Д. Рассеяние электромагнитного излучения сферическими полидисперсными частицами. — М.: Мир, 1971. 236 с.

2. Фарафонов В.Г. Рассеяние электромагнитных волн на сфероидах: Автореф. канд. дис. -Л.: 1981. — 16 с.

3. Зуев В.Е., Креков Г.М. Оптические модели атмосферы. —Л.: Гидрометеоиздат, 1986. — 256 с.

4. Кондратьев К.Я., Москаленко Н.И., Поздняков Д.В. Атмосферный аэрозоль. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. - 224 с.

5. Юнге Хр. Химический состав и радиоактивность атмосферы/ Пер. с англ. -М.: Мир, 1965.-424 с.

6. Розенберг Г.В. Атмосферный аэрозоль и оптика рассеивающих сред. — В кн.: Некоторые проблемы современной физики атмосферы. -М.: 1981. — С. 134- 157.

7. Twomey S. Atmospheric Aerosols. — Elsevier Scient. Publ. Сотр., Amsterdam, 1977.-302 p.

8. Jaenicke R. Aerosol physics and chemistry. Landolt-Bornstein, new series Volume v/4b Meteorology // Physical and Chemical Properties of Air, Springer, Berlin, Heidelberg, New York, 1987.

9. М.П. Мусьяков, И.Д. Миценко, Г.Г. Ванеев. Проблемы ближней лазерной локации. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000 — 295 с.

10. Ю.Мазин И.П., Штемер С.М. Облака, строение и физика образования. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. — 279 с.11 .Атмосферная турбулентность и моделирование распространения примесей. -Л.: Гидрометеоиздат, 1985. -350 с.

11. Берлянд М.Е. Современные проблемы атмосферной диффузии и загрязнения атмосферы. —Л.: Гидрометеоиздат, 1975.- 448 с.

12. Berlyand M.T., Genikhovich E.L. Some futures of turbulent diffusion and air pollution in the stratified conditions // Int. Symp. on stratified flows. — ASCE, N.Y., 1973. P. 125- 144.

13. Берлянд M.E., Кисилев В.Б. Распространение в атмосфере промышленных выбросов влаги и их влияние на рассеивание примесей // Метеорология и гидрология. 1975. - № 4. — С. 3 — 15.

14. Кондратьев К.Я., Биненко В.И., Петренчук О.П. Влияние города на радиационные свойства облачности. — Изв. АН СССР/ Физика атмосферы и океана, 1981.-т. 17-№ 1 С. 122-127.

15. Миронов В.Л. Распространение лазерного пучка в турбулентной атмосфере. Новосибирск: Наука, 1981. - 246 с.

16. Goroch'A., Burk S., Davidson К. Stability effects on aerosol size and height distributions. // Tellus, 1980. 32. - № 3. - P. 245-250

17. Deepak A., Box G.P., Box M.A. Experimental validation of the solar aureole technique for determining aerosol size distributions. Appl. Optics, 1982. — vol. 21. - № 12. - P. 2236 - 2243.

18. Климатические характеристики условий распространения примесей в атмосфере / Под. ред. Э.Ю. Безугловой. Д.: Гидрометеоиздат, 1983~ — 328 с.

19. Петренчук О.П. Экспериментальные исследования атмосферных аэрозолей. — Д.: Гидрометеоиздат, 1979. — 262 с.

20. Аджиев А.Х., Сенов Х.М., Андриевская В.Ю. Рассеяние электромагнитных волн заряженными частицами // Материалы Всероссийской конференции по физике облаков и активным воздействиям на гидрометеорологические процессы. Нальчик, 2001.-С.72-74.

21. Андриевская В.Ю. Расчет радиолокационных характеристик аэрозольных образований в атмосфере //Физические науки: Вестник Кабардино-Балкарского государственного университета. Нальчик, 2002. — Вып. 7. — С. 43-44.

22. Андриевская В.Ю., Черняк М.М. Образование и эволюция облака пассивной примеси в свободной атмосфере //Физика облаков и активные воздействия // Тр. ВГИ. 2003. - Вып. 93.- С. 119 - 123.

23. Андриевская В.Ю., Созаева Л.Т. Тепловое излучение и рассеяние частицами сажи в инфракрасном диапазоне длин волн // Труды Конференции молодых ученых ВГИ, посвященной 90-летию проф. Сулаквелидзе Г.К. Нальчик, 2004. - С.6 - 13.

24. Аджиев А.Х., Сенов Х.М., Андриевская В.Ю. Рассеяние электромагнитных волн заряженными облачными частицами // Труды Всероссийской конференции по физике облаков и активным воздействиям на гидрометеорологические процессы. С.-Петербург, 2003 .-С. 148-157.

25. Аджиев А.Х., Андриевская В.Ю. Исследование характеристик ИК-поглощения искусственными аэрозольными образованиями, формируемыми с помощью взрыва // Тезисы XIX Международной конференции «Уравнения состояния вещества». Эльбрус, 2004. — С 78-79.

26. Аджиев А.Х., Андриевская В.Ю., Черняк М.М. Исследование характеристик ИК-поглощения искусственными аэрозольными образованиями в атмосфере // Физика облаков и активные воздействия // Тр. ВГИ-2004.-Вып. 94.

27. Аджиев А.Х., Андриевская В.Ю. Исследование характеристик ИК-поглощения искусственными аэрозольными образованиями, формируемыми с помощью взрыва // Физика экстремальных состояний вещества.- Черноголовка, 2004. — С 96-97.

28. Аджиев А.Х., Бекулов М.Т., Андриевская В.Ю. Способ забора монодисперсных аэрозолей. Заявка № 2004108065/28 (008713) от 19.03.2004 г. на изобретение.

29. Хргиан А.Х. Физика атмосферы. Т 1-Й.- Л. Гидрометеоиздат, 1987. ТI и II.

30. Селезнева Е.С. Атмосферные аэрозоли. Л.: Гидрометеоиздат, 1966. — 172 с.

31. Фукс Н.А. Механика аэрозолей. -М.: Изд-во академии наук СССР, 1955. — 352 с.

32. Ивлев 'JI.C. Современные проблемы и перспективы аэрозольных исследований. // 2 Международная конференция "Естественные и антропогенные аэрозоли", Санкт-Петербург, 1999 // Материалы. СПб / Изд-во НИИХ СпбГУ, 2000. С . 11-14.

33. Васильев С.Л.,Гудошников Ю.П., Ивлев Л.С. Активные воздействия на атмосферные процессы. // 2 Международная конференция "Естественные и антропогенные аэрозоли", Санкт-Петербург, 1999 // Материалы.СПб / Изд-во НИИХ СпбГУ, 2000, С. 251-258.

34. Будыко М.И. Климат и жизнь. -Л.: Гидрометеоиздат, 1971,- 470 с.

35. Будыко М.И. Влияние человека на климат. -Л.: Гидрометеоиздат, 1972.46 с.

36. Будыко М.И. Изменения климата. -Л.: Гидрометеоиздат, 1974.-230 с.

37. Берлянд М.Е. и др. Климат города и проблема изменения глобального климата // Метеорология и гидрология. — 1972. № 9. — С. 11-18.

38. Берлянд М.Е. и др. К теории зависимости между концентрацией аэрозолей в атмосфере и их потоком на горизонтальный планшет: Труды ГТО, 1966 — Вып. 185.-С. 3-14.

39. Берлянд М.Е., Селезнева Е.С. Защита воздушной среды от загрязнения и исследования атмосферных примесей: Труды ГТО, 1974 — Вып. 344. — С. 209-231.

40. Берлянд М.Е., Кондратьев К.Я. Города и климат планеты. — Л.: Гидрометеоиздат, 1972.-39 с.

41. Борисенков Е.П. Климат и его изменения. // Новое в жизни, науке, технике / Физика. М.: Знание, 1976. - № 6. — 64 с.

42. Кондратьев К.Я. и др. Влияние аэрозоля на перенос излучения: возможные климатические последствия. — Л.: Издательство ЛГУ, 1973. — 266 с.

43. Кондратьев К.Я., Ракипова Л.Р. Радиация и динамика атмосферы: радиационные эффекты аэрозоля // Труды ГТО.- 1974 Вып. 344. - С. 6482.

44. Кондратьев К.Я. и др. Глобальный аэрозольно-радиационный эксперимент (ГАРЭКС). Обнинск: изд. ВНИИГМИ-МЦЦ, 1976. - 28 с.

45. Кондратьев К.Я. Новое в теории климата. — Л.: Гидрометеоиздат, 1976. — 64 с.

46. Аэрозоль и климат/Под ред. К.Я. Кондратьева. -Л.: Гидро-метеоиздат.-1991.- 541 с.

47. Федоров. Е.К. Воздействие человека на метеорологические процессы. // Вопросы философии. 1958. - № 4. - С. 137-144.

48. Ландсберг Х.Е. Антропогенные изменения климата // В кн.: Физическая и динамическая климатология / Труды симпозиума по физической и динамической климатологии. Л., 1974. — С. 267-313.

49. Ровинский Ф.Я., Филлиппова Л.М., Израэль Ю.А. Фоновый мониторинг: региональные и базовые станции, биосферные заповедники // В кн.: Мониторинг состояния окружающей природной среды. Л., 1977. - С. 117130.

50. Розенберг Г.В. Сумерки. — М.: Физматгиз, 1961. — 380 с.

51. Борен К., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами: Пер с англ. М.: Мир, 1986. - 664 с.

52. Ивлев Л.С., Андреев С.Д. Оптические свойства атмосферных аэрозолей. -Л.: Изд-во ЛГУ, 1986. 359 с.

53. Фейгельсон Е.М. Радиационные процессы в слоистообразных облаках. -М: Наука, 1964.-С. 231.

54. Стыро Б.И. Самоочищение атмосферы от радиоактивных загрязнений. — Л.: Гидрометеоиздат, 1968. -287 с.

55. Израэль Ю.А. Изотопный состав радиоактивных выпадений. — JL: Гидрометеоиздат, 1973.- 108 с.

56. Израэль Ю.А. Мирные ядерные взрывы и окружающая среда — JL: Гидрометеоиздат, 1974.- 135 с.

57. Кароль И.Л. Радиоактивные изотопы и глобальный перенос в атмосфере. — Л.: Гидрометеоиздат, 1972. 380 с.

58. Исимару А. Распространение и рассеяние волн в случайно-неоднородных средах. -М.: Мир, 1981 г., т. 1,2.

59. Detwiler A.,Pratt R. Засев ясного неба: возможности и стратегия. // «J. Weather Modif», 1984 г. Вып. № 1. - С. 46 - 60.

60. Г. Ван де Хюлст. Рассеяние света малыми частицами. -М.: Изд-во иностр. литературы, 1968. -536 с.

61. Тлисов М.И., Березинский Н.А. Льдообразующие свойства аэрозольных частиц, содержащихся в градинах // Труды ВГИ. — 1983. — Вып. 48. — С. 65-73.

62. Каплан. Л.Г. Изменение термодинамических характеристик атмосферы при искусственном воздействии на облачность. V Всесоюзный семинар — совещание по ИУО, Ставрополь, 1990.

63. Каплан Л.Г., Экба Я.А. О вертикальных движениях облачных объемов при искусственном увеличении осадков // Тр. СФ ВГИ. — 1993. — Вып. 1.

64. Каплан Л.Г., Экба Я.А., Атабиев М.Д. Методика работ по искусственному увеличению осадков на Северном Кавказе // Тр. СФ ВГИ. — 1993. — Вып. 1.

65. Ашабоков Б.А., Федченко Л.М. К вопросу об оценке физического эффекта воздействий на градовые процессы // Тр. ВГИ. 1989. - Вып. 74. — С. 133 — 137.

66. Шаповалов А.В., Тлисов М.И., Хучунаев Б.М. Усовершенствованный метод активных воздействий на градовые процессы // Всерос. конф. по физике облаков и акт. возд. на гидромет. процессы, Нальчик, 2001. — С. 14-15.

67. Калов Х.М., Калов Р.Х. О способе активного воздействия на грозо-градовые облака кристаллизующим реагентом //Физика облаков и активные воздействия // Тр. ВГИ.- 2001. Вып. 91.-С. 3 — 11.

68. Емиленко А.С., Толстобров В.Г. Рассеяние света полидисперсным аэрозолем. М., 1981. — 212с.

69. Зуев В.Е. Распространение видимых и инфракрасных волн в атмосфере. — М., 1970.-496 с.

70. Микиров А.Е., Смеркалов В.А. Исследование рассеянного излучения верхней атмосферы. — Л., 1981. — 208 с.

71. Сенов Х.М. Математическая модель ослабления и поглощения электромагнитного излучения в облаках //Физика облаков и активныевоздействия // Тр. ВГИ / Росгидромет. Санкт-Петербург, 2001. — вып. 91. -С. 130- 136.

72. Палий А.И. Радиоэлектронная борьба. -М.: Воениздат, 1981г.- 320 с.

73. ArmadaInternanion. —1982. -№ 5.

74. ArmadaInternanion. —1983. № 7.81 .Зарубежное военное обозрение. 1995. - № 4.82.3арубежное военное обозрение. 1998. -№ 10.

75. Гольденберг А. Научно-технический отчет о НИР «Анализ функционально-технических особенностей РЭС и систем радиолокации ведущих зарубежных стран как объектов информационного противоборства», 2000.

76. Кондратьев К.Я. и др. Аэрозоль в районе АТЭП и его радиационные свойства: Труды ГТО, 1975. -Вып. 381. -С. 67-130.

77. Muller J. Die Verweilzeit schwebstaubgebundener Stoffe in der Atmosphare. // Aerosols Sci., Med. and Technol. : Phys. and Chem. Prop. Aerosols. 8 Conf., Schmallenberg, 1980-P. 190-197.

78. Dutton J.// J.Phys. Chem. Ref. Data. 1983. -V.12. -P.133.

79. Петров Ю.И. Физика малых частиц. — М.: Наука, 1982. 359 с.

80. Протодьяконов И.О., Ульянов С.В. Гидродинамика и массообмен в дисперсных системах «жидкость жидкость». - JL: Наука, 1981. - 346 с.

81. Степанов Ю.Г. Противорадиолокационная маскировка. -М: Советское радио, 1968г.- С. 144.

82. Амшуков А.Х., Газарян Р.П., Дикинов Х.Ж. Численное решение задачи о распространения облака полидисперсной примеси в свободной атмосфере // Тр. ВГИ. 1991. - Вып. 83. - С. 44 - 54.

83. Богомолов О.С., Калов Х.М., Пашкевич М.Ю. Исследование распространения пассивных радиолокационных отражателей в облаке и околооблачном пространстве // Тр. ВГИ. 1989. - Вып. 76. - С. 77 — 82.

84. Пат. 2.729.055 ФРГ. Способ получения густых облаков для военных целей, состоящих из высокодисперсных твердых частиц, которые выбрасываются из резервуара с помощью сжатого газа-1973.

85. Пат. 2719877 ФРГ. Способ получения взрывчатых аэрозолей, состоящих из аэрозольных веществ, взрываемых с помощью инициированного заряда — 1978. •

86. Пат. 2858823 Франция. Устройство для разбрасывания мелких частиц с целью создания радиолокационных помех 1978.

87. Пат. 2396265 Франция. Способ создания плотной дымовой завесы с целью маскировки — 1979.

88. Пат. 2421363 Франция. Способ создания плотной дымовой завесы с целью ослабления излучения —1979.

89. Пат. 2019875 Великобритания. Аэрозоль, уменьшающий пропускание электромагнитного излучения -1979.

90. Пат.- 11510813 Великобритания. Транспортное средство, в форме артиллерийского снаряда, предназначенное для мгновенного и обширного рассеивания отражающего излучение материала—1979.

91. Пат. 0037515 Швейцария. Комбинированный туман —1985.

92. А.с. 1029711 СССР. Способ запуска дипольных отражателей на высокоатмосферную траекторию (Центральное конструкторское бюро гидрометеорологического приборостроения) — 1984.

93. А.с. 1212139 СССР. Способ создания искусственных светящихся облаков и устройство для его осуществления — 1984.

94. Коваленко A.M. и др. Способ постановки дымовых завес. ДХТИ , 1982.

95. Пат. 3934817 США. Устройство для образования тумана — 1976.

96. Пат. 4096005 США. Пиротехнический состав, способствующий формированию облаков — 1987.

97. Kavabata A., Kubo R. J. Phys. Soc. Jap., Vol 21, 1966. P. 1765 - 1772.

98. Пыль в атмосфере и околоземном космическом пространстве // Материалы научных съездов и конференций -М.:Наука, 1973. С. 192.

99. Золотарев В.М., Морозов В.Н., Смирнова Е.В. Оптические постоянные природных и технических сред. Справочник. — JL: Химия, 1984, 216 С.

100. Кобак В.О. Радиолокационные отражатели. М.: Сов. радио, 1975 -248 с.

101. Черняк М.М., Шифрин К.С. Тепловое излучение капель воды в микроволновой области // Изв. АН СССР/ Физика атмосферы и океана. — М.-т. 10.-№ 10, 1974.

102. Шифрин К.С. Рассеяние света в мутных средах. —М.: Гостехиздат, 1951. С. 288.

103. Матвеев J1.T. Основы общей метеорологии. Физика атмосферы. —JL: Гидрометеоиздат, 1976.

104. Мейсон Б.Дж. Физика облаков. Л.гГидрометеоиздат, 1961. - 542 с.

105. Мучник В.М. Физика грозы. Л.гГидрометеоиздат, 1974. - 352 с.

106. Чалмерс Дж.Л. Атмосферное электричество: Пер. с англ. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. - 434 с.

107. Макуашев М.К. Рассеяние электромагнитных волн заряженной сферой // Труды ВГИ. 1970. Вып. 17. - С.241-254.

108. Bohren C.F., Hunt A J. Scattering of electromagnetic waves by a charged sphere/ Can. J. Phys. Vol. 55, 1977, p.1930-1935.

109. Абшаев M.T., Сенов X.M. К вопросу о рассеянии электромагнитных волн частицами грозовых и градовых облаков // Материалы Всероссийской конференции по физике облаков и активным воздействиям на гидрометеорологические процессы. Нальчик, 2001.- С. 70 71.

110. Макуашев М.К., Сенов Х.М. Математическая модель влияния поверхностного заряда на рассеивающие свойства облачных частиц //

111. Информационные технологии в проектировании и производстве. 2001. -№1.- С. 65-69.

112. Качурин Л.Г. Физические основы воздействия на атмосферные процессы. Л.: Гидрометеоиздат.- 1990.- 463 с.

113. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. Изд. 2. М.: Химия, 1995.

114. Абшаев М.Г., Бурцев И.И., Ваксенбург С.И., Шевела Г.Ф. Руководство по применению радиолокаторов МРЛ-4, МРЛ-5 и МРЛ-6 в системе градозащиты.144