Электростатическая стратификация глобальной облачной системы самосогласованным полем метастабильной электронно-ионной подсистемы атмосферы

Abstract

Проведено аналіз частотного розподілу висот утворення хмар за даними літакового зондування на предмет відповідності структурі приземного і висотного електростатичного поля. Знайдений збіг точок максимумів частотного розподілу хмарних висот з нульовими значеннями розподілу щільності об’ємних зарядів атмосфери. Відповідність не залежить від типу хмарності, хоча самі розподіли хмар для різних типів істотно відрізняються. Показано, що частотний розподіл висот утворення хмар пов'язаний з гравітаційною поляризацією активного середовища атмосфери — метастабільної переохолодженої кулонівської плазми електронів атмосфери, що термалізуються. Ефективна діелектрична проникність такого середовища варіює в межах 10⁴—10⁶ од. СГСЕ. Наведено наближений роз’вязок самоузгодженого рівняння Пуассона для середнього поля атмосферних електронів, що відповідає рівнянню Ландау для фазових переходів першого роду. Знайдено точний роз’вязок рівняння, який залежить від граничних умов. Параметри роз’вязку, модуль еліптичної функції і ефективна довжина екранування підібрані відповідно до експерименту і коректно відтворюють висотний хід потенціалу. Залежність від модуля має критичний характер фазових переходів першого роду. Природа залежності пов’язана з важкою модою ленгмюрівских коливань іонноелектронної підсистеми атмосфери.

Analysis of frequency distribution of the heights of clouds formation has been conducted by the data of airplane sounding for compatibility to the structure of surface and high-altitude electrostatic field. Coincidence of maximal sites of frequency distribution of cloud heights with zero values of distribution of three-dimensional charges of atmosphere has been found. Correspondence does not depend on the type of cloudiness, though cloud distributions by themselves differ essentially for the different types. It has been shown that frequency distribution of the heights of clouds formation is related to gravity polarization of the active atmospheric medium ― metastable under-cooled coulomb plasma of thermalizing atmospheric electrons. Effective dielectric permeability of such a medium varies within the limits of 10⁴―10⁶ CGSE. Approximate solution of selfconsistent Poisson equation for medium field of atmospheric electrons corresponding to Landau equation for the first-order phase transitions has been given. Exact solution has been found for the equation depending on boundary conditions. Parameters of solution, module of elliptic function and effective length of screening have been chosen in accordance with the experiment and reproduce altitude run of potential correctly. Module dependence has a critical character of first-order phase transitions. The nature of dependence is related to heavy mode of lengmure vibrations of ionic-electronic atmosphere subsystem.

Проведен анализ частотного распределения высот образования облаков по данным самолетного зондирования на предмет соответствия структуре приземного и высотного электростатического поля. Найдено совпадение точек максимумов частотного распределения облачных высот с нулевыми значениями распределения плотности объемных зарядов атмосферы. Соответствие не зависит от типа облачности, хотя сами распределения облаков для разных типов существенно различаются. Показано, что частотное распределение высот образования облаков связано с гравитационной поляризацией активной среды атмосферы - метастабильной переохлажденной кулоновской плазмы термализованных электронов атмосферы. Эффективная диэлектрическая проницаемость такой среды изменяется в пределах 10⁴-10⁶ ед. СГСЭ. Приведено приближенное решение самосогласованного уравнения Пуассона для среднего поля атмосферных электронов, соответствующее уравнению Ландау для фазовых переходов первого рода. Найдено точное решение уравнения, зависящее от граничных условий. Параметры решения, модуль эллиптической функции и эффективная длина экранирования подобраны соответственно эксперименту и корректно воспроизводят высотный ход потенциала. Зависимость от модуля носит критический характер фазовых переходов первого рода. Природа зависимости связана с тяжелой модой ленгмюровских колебаний ионно-электронной подсистемы атмосферы.