Электродинамика и отклик геосреды на воздействие внешних электромагнитных полей

Abstract

Розглянуто особливості електродинамічного опису геосередовища — відкритої дисипативної динамічної системи. Увагу сконцентровано на питаннях, пов’язаних із впливом на матеріальні середовища зовнішніх електромагнітних полів, визначенням щільностей енергії, о дисипує, балансних рівнянь для енергії та імпульсу, електродинаміки нетеплових процесів у середовищі. Аналіз проведено на основі К-форми (форми Казиміра) рівнянь Максвела, яка, можливо, дає найпростіший і послідовний опис загальної картини взаємодії середовища та поля. Підкреслено роль і значення фрактальних моделей, які якісно змінюють підходи та методи електродинамічного опису геосередовища. На основі запропонованої І. Л. Гуфельдом концепції динамічно нестійкого середовища зазначено, що в межах земної кори термічним флуктаціям і нетепловим параметрам, які впливають на її об’ємно-напружений стан і які зумовлені зовнішньою електромагнітною дією, конкуренцію можуть скласти процеси взаємодії легких газів (водень, гелій) з її твердою фазою і які модулюються цією дією. Важливо, що в такому разі електромагнітна дія може бути не енергетично потужною, а правильно топологічно організованою, узгодженою з поточним станом геосередовища, зокрема, з рівнем шумів у ній. Наведено важливі з точки зору геофізичних застосувань питання електродинаміки діелектричних середовищ, сприйнятливість яких у частотному діапазоні описують дробово-степеневою залежністю.

Peculiarities of electrodynamic description of geo-medium — an open dissipative dynamic system with numerous self-organized structures have been considered. Attention is focused on the problems related to influence of external electromagnetic fields on material media, determination of density values of dissipated energy, balance equations for energy and impulse, electrodynamics of non-thermal processes in media. Specific consideration is based on К-form (Kazimir form) of Maxwell equations, which possibly gives the simplest and sequential description of general pattern of medium and field interaction. Role and importance of fractal models, which qualitatively change approaches and methods of electrodynamic description of geomedium are accentuated. It is mentioned on the base of the concept of dynamically unstable geomedium, proposed by I. L. Gufeld that under the Earth’s crust conditions both thermal fluctuations and non-thermal parameters, which influence its voluminous-stressed state and produced by external electromagnetic state, may compete with the processes of interaction of light gases (hydrogen, helium) with its solid phase modulated by this interaction. It is important that in this case electromagnetic effect can be not energetically strong but correctly organized topologically, concordant with current state of geomedium, in particular, with noise levels in it. Problems of electrodynamics of dielectric media, which susceptibility in frequency range is described by fractional power dependence, important from geophysical applications viewpoint, have been considered.

Рассмотрены особенности электродинамического описания геосреды — открытой диссипативной динамической системы с множеством самоорганизующихся структур. Внимание концентрируется на вопросах, связанных с воздействием на материальные среды внешних электромагнитных полей, определением плотностей диссипируемой энергии, балансных уравнений для энергии и импульса, электродинамики нетепловых процессов в средах. Конкретное рассмотрение ведется на основе К-формы (формы Казимира) уравнений Максвелла, возможно, дающей наиболее простое и последовательное описание общей картины взаимодействия среды и поля. Подчеркивается роль и значение фрактальных моделей, качественно меняющих подходы и методы электродинамического описания геосреды. На основе предложенной И.Л. Гуфельдом концепции динамически неустойчивой геосреды отмечается, что в условиях земной коры конкуренцию термическим флуктуациям и нетепловым параметрам, влияющим на ее объемно напряженное состояние и обусловленным внешним электромагнитным воздействием, могут составить процессы взаимодействия легких газов (водород, гелий) с ее твердой фазой, модулируемые этим воздействием. Важно, что в этом случае электромагнитное воздействие может быть не энергетически мощным, а правильно топологически организованным, согласованным с текущим состоянием геосреды, в частности, с уровнем шумов в ней. Изложены важные с точки зрения геофизических приложений вопросы электродинамики диэлектрических сред, восприимчивость которых в частотной области описывается дробно-степенной зависимостью.