Глобальная электрическая RLC цепь системы «кора Земли – атмосфера – ионосфера» и ее резонансные свойства

Abstract

Предложена глобальная электрическая RLC цепь планеты Земля, моделирующая взаимосвязанные электромагнитные процессы на сверхнизких частотах в коре Земли, атмосфере и ионосфере. Для ее компьютерной реализации, учитывающей сферическую пространственную структуру элементов цепи, использовался пакет программ Matlab/Simulink. На основании проведенных исследований показано наличие в этой цепи резонансов в области частот 0,8–4 Гц, причем первая резонансная частота составляет 0,83 Гц. Изучена реакция этой RLC цепи на внешнее воздействие (гармоническое, ступенчатое, импульсное) и показано возникновение значительных локальных перенапряжений на ее элементах при внешнем гармоническом воздействии на резонансной частоте.

Запропоновано глобальне електричне RLC коло планети Земля для моделювання взаємопов'язаних електромагнітних процесів на наднизьких частотах у корі Землі, атмосфері та іоносфері. Для комп’ютерної реалізації цього кола із врахуванням сферичної просторової структури його елементів використовується пакет програм Matlab/ Simulink. На основі проведених досліджень показано існування резонансів в області частоти 0,8–4 Гц, причому перша резонансна частота дорівнює 0,81 Гц. Досліджено реакцію такого RLC кола на зовнішній вплив гармонійного, одиничного та імпульсного джерел напруги і показано виникнення значних локальних перенапруг на його елементах при зовнішньому гармонійному впливі на резонансній частоті.

The global electric RLC-circuit of the Earth is proposed to simulate the coupled electromagnetic processes of extremely low frequency in the Earth's crust, atmosphere and ionosphere. For its computer implementation, taking into account the spatial structure of the spherical elements of the system, the software Matlab/Simulink is used. As shown by study, the circuit is characterized by resonances within frequency range of 0,8–4 Hz, and the first resonance frequency is equal 0,81 Hz. The response of this RLC-circuit to external action harmonic, step function and pulsed voltage sources is examined and significant local overvoltage of the circuit elements under external harmonic action at resonance frequency is revealed.