Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

08.02 Инфразвуковые и акустико-гравитационные волны

 

Булатов В.В., Владимиров Ю.В. «Внутренние гравитационые волны в океане с разнонаправленными сдвиговыми течениями» Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 56, № 1, с. 104-111 (2020)

Рассмотрена задача о построении решений, описывающих внутренние гравитационных волны в стратифицированной среде конечной глубины с разнонаправленными сдвиговыми течениями. Рассмотрено модельное постоянное распределение частоты Брента–Вяйсля и линейная зависимость сдвигового течения по глубине и получено аналитическое решение задачи, которое выражается через модифицированные функции Бесселя мнимого индекса. С помощью дебаевских асимптотик модифицированной функции Бесселя получены аналитические выражения для дисперсионных соотношений, исследованы фазовые характеристики волновых полей. Исследованы зависимости волновых характеристик возбуждаемых полей от основных параметров использованных моделей стратификации, течений и режимов генерации.

Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 56, № 1, с. 104-111 (2020) | Рубрики: 07.03 08.02

 

Иванов В.Н., Русаков Ю.С. «Разработка и опытная эксплуатация на территории РФ автономных комплексов инфразвукового мониторинга атмосферы» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 40 (2019). 106 с.

Описаны новые комплексы инфразвукового мониторинга атмосферы (КИЗ), автономно работающие на протяжении последних трёх лет в 7 пунктах РФ. Практически все элементы КИЗ (микробарометры и устройства их калибровки, инфразвуковая станция и программное обеспечение её работы) созданы на основе оригинальных технических решений с учётом мирового опыта разработки подобных систем, прежде всего, инфразвукового компонента международной системы мониторинга (МСМ) малых ядерных взрывов. На основе опыта эксплуатации КИЗ доказана практическая эффективность подавляющего большинства этих решений. Главная особенность комплекса – его геофизическая нацеленность, обусловившая создание максимально чувствительного с широким частотным диапазоном оборудования для охвата всего спектра возможных геофизических проявлений инфразвука. Показано, что основными достоинствами комплекса, наряду с его хорошими метрологическими характеристиками, являются: сравнительно низкая стоимость, минимальные эксплуатационные затраты, надёжность круглосуточной работы во всём диапазоне погодных условий, низкая требовательность к территориальным и энергетическим ресурсам. Инфразвуковой комплекс адаптирован к условиям эксплуатации на территории типовой метеостанции РФ. Ключевые слова: микробарометр, инфразвуковая станция, геофизический мониторинг

XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 40 (2019). 106 с. | Рубрика: 08.02

 

Русаков Ю.С. «Разработка и применение метода статистического спектрально-когерентного анализа для инфразвукового мониторинга атмосферы» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 40 (2019). 106 с.

Описывается новый метод обработки данных, поступающих от разнесённой на местности группы датчиков, для автоматического выделения и оценки параметров акустических, в частности, инфразвуковых волн в пункте наблюдения. Суть метода заключается в параллельной узкополосной когерентной обработке коротких выборок данных по всему спектру частот и от каждого треугольного полигона, сформированного на основе инфразвуковой группы, и пороговом выделении полезных сигналов на фоне шумов. В результате создаётся значительный ансамбль условно независимых индивидуальных оценок параметров плоской инфразвуковой волны, каждая из которых рассчитывается для полезных сигналов с помощью известного способа фазовой триангуляции. Завершающая статистическая обработка ансамбля оценок повышает надёжность и точность акустического мониторинга при малых отношениях сигнал/шум. Обосновываются такие качества метода как его универсальность, гибкость, масштабируемость и физическая содержательность. Метод реализован в виде компьютерной программы реального времени, автоматически формирующей каждые 10 минут текстовую и графическую версии бюллетеней инфразвуковых событий (ИС) для каждого пункта наблюдения. Показано, что в ряде случаев графическая версия бюллетеня ИС позволяет оперативно идентифицировать тип ИС по его характерным признакам. Рассмотрены примеры применения метода для созданной в Росгидромете сети геофизических станций, когда регистрировались и пеленговались инфразвуковые волны от серии взрывов на арсеналах Украины, падения метеоритов, землетрясений, грозовой и техногенной активности, микробаром и т.п. Ключевые слова: обработка инфразвуковых данных, акустический пеленг и мониторинг

XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 40 (2019). 106 с. | Рубрика: 08.02

 

Куличков С.Н., Попов О.Е., Чунчузов И.П. «Наблюдение микробаром на станциях международной системы инфразвукового мониторинга» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 41 (2019). 106 с.

Рассмотрены некоторые особенности работы станций Международной системы инфразвукового мониторинга. На примере наблюдения микробаром проведено сравнение определения направления распространения сигналов по временным задержкам прихода сигналов на приёмники и с помощью формирования диаграммы направленности. Приводятся результаты измерения азимутов на источник микробаром и их фазовых скоростей в течении нескольких суток по данным трёх станций Международной системы инфразвукового мониторинга IS26, IS37 и IS43. Для интервала наблюдений определена область в Атлантическом океане – источнике микробаром и оценено изменение интенсивности и спектра микробаром за период наблюдения. Ключевые слова: микробаромы, Международная система инфразвукового мониторинга, измерение азимутов, диаграммы направленности.

XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 41 (2019). 106 с. | Рубрика: 08.02

 

Адушкин В.В., Рыбнов Ю.С., Спивак А.А., Харламов В.А. «О связи параметров инфразвуковых волн с энергией источника» Физика Земли, № 5, с. 96-106 (2019)

По результатам анализа данных инструментальных наблюдений, выполненных при исследовании инфразвуковых сигналов от мощных взрывных источников в атмосфере, предложена новая полуэмпирическая модель распространения акустических возмущений в стратосферном волноводе. Получено обобщенное соотношение между энергией акустического источника в атмосфере и характерной частотой в спектре акустического сигнала. Проведена верификация разработанной модели при описании акустических источников природного и техногенного происхождения с известной энергией. Показано, что предложенная модель согласуются с результатами наблюдений и данными, полученными в других работах.

Физика Земли, № 5, с. 96-106 (2019) | Рубрика: 08.02

 

Каменский В.Г. «Капиллярно-гравитационные волны в области переходов в ленгмюровских монослоях» Журнал экспериментальной и теоретической физики, 157, № 3, с. 561-566 (2020)

На примере конкретных экспериментальных данных рассмотрено поведение капиллярно-гравитационных волн в областях резкого изменения поверхностного натяжения (фазовых переходах в пленках). Классическая теория поверхностных волн применена к системам с модельной зависимостью поверхностного натяжения от концентрации поверхностно-активных веществ. Показано, что в областях резкого изменения поверхностного натяжения сдвиг частоты остается малым при всех реализуемых в экспериментах длинах волн и величинах поверхностного натяжения. В то же время в этих областях возникает заметное увеличение затухания по сравнению со случаем постоянных величин поверхностного натяжения, что может служить средством экспериментального обнаружения таких переходов.

Журнал экспериментальной и теоретической физики, 157, № 3, с. 561-566 (2020) | Рубрика: 08.02

 

Швед Г.М., Новиков С.С., Гаврилов Н.М. «Поиск проявлений атмосферных волн в одновременных совмещенных барометрических и гравиметрических измерениях» Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 56, № 1, с. 55-65 (2020)

На основе модели пространственного распределения возмущения плотности воздуха при распространении внутренних гравитационных волн (ВГВ) получены оценки возмущения силы тяжести, создаваемого этими волнами. Оценки показывают, что сверхпроводящие гравиметры способны регистрировать ВГВ, генерируемые любым источником волн в нижней атмосфере. Методом цифровой фильтрации обработаны ряды барометрических и гравиметрических измерений в Мокса, Германия, (50.6°N, 11.6°E) за 2000–2018 гг. с целью поиска возмущений давления и силы тяжести с временными масштабами от ∼10 мин до ∼10 ч. В годовом ходе вариаций атмосферного давления с масштабами вариаций порядка и меньше 1 ч выявлен летний максимум, который исчезает при больших масштабах. Максимум можно связать с эффектом ВГВ, имеющих такие же значения периодов и генерируемых конвективными облаками, которые возникают в летнюю половину года. Годовой ход вариаций силы тяжести имеет максимумы зимой и летом для всех рассмотренных масштабов вариаций. Их можно объяснить модуляцией солнечного полусуточного гравитационного прилива полугодовыми изменениями в возмущении гравитационного потенциала Земли.

Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 56, № 1, с. 55-65 (2020) | Рубрика: 08.02

 

Крутянский Л.М., Преображенский В.Л., Перно Ф. «Неустойчивость низкочастотной гравитационно-капиллярной волны под действием стационарного ультразвука» Письма в ЖЭТФ, 110, № 10, с. 666-670 (2019)

В условиях облучения поверхности жидкости непрерывным плоским ультразвуковым пучком постоянной амплитуды обнаружен новый вид неустойчивости стоячих гравитационно-капиллярных волн. При интенсивности ультразвука с частотой 1.03 МГц, превышающей определенное пороговое значение, наблюдается возбуждение одной из собственных мод гравитационно-капиллярных волн с частотой 6.56 Гц. Время установления стационарной амплитуды колебания поверхности значительно превосходит собственное время релаксации моды и уменьшается с ростом надкритичности. Сценарий развития неустойчивости подобен обратному энергетическому каскаду.

Письма в ЖЭТФ, 110, № 10, с. 666-670 (2019) | Рубрика: 08.02

 

Крутянский Л.М., Преображенский В.Л., Макалкин Д.И., Брысев А.П., Pernod P. «Параметрическое взаимодействие триад капилярно-гравитационных волн на поверхности жидкости при действии на нее радиационного давления ультразвука» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 97-98 (2019). 106 с.

Взаимодействие ультразвука с возмущениями поверхности жидкости представляют интерес как с точки зрения фундаментальной физики волн, так и с точки зрения возможных приложений в интенсивно развивающейся в настоящее время микро-акусто-флюидике, а так же при лабораторном моделировании мегамасштабных волновых процессов в океане. В настоящей работе представлены первые результаты экспериментальной реализации и изучения нелинейного параметрического взаимодействия ультразвука и гравитационно-капиллярных волн (ГКВ) на свободной поверхности жидкости. Специфической особенностью физического механизма связи волн в данном случае является зависимость сил радиационного давления излучения плоской ультразвуковой волны от формы поверхности, на которую они действуют. Выполненные эксперименты подтверждают существование предсказанной ранее в работе V. Preobrazhensky, V. Aleshin, P. Pernod, Physics of Wave Phenomena, 2018, v.26, p.234 индуцированной радиационным давлением ультразвука нелинейной параметрической связи триад ГКВ. В экспериментах моды стоячих ГКВ возбуждались с помощью узкого ультразвукового пучка с несущей частотой 1.030 MHz и параметрически связанной с ним плоской ультразвуковой волной с несущей частотой 1.035 MHz. При этом амплитуда пучка модулировалась на резонансных частотах обертонов ГКВ f2=5.265 Гц и f4=7.873 Гц, а амплитуда плоской волны модулировалась на частоте fp=2.657 Гц с тем, чтобы удовлетворять условию нелинейного параметрического резонанса fp=2f2f4. Сопоставление результатов измерений амплитуд параметрически взаимодействующих триад ГКВ с критическим условием для реализации эффекта взрывной неустойчивости показали, что в проведенных экспериментах имел место подпороговый режим параметрического взаимодействия, инкремент которого примерно в четыре раза меньше критического значения, при достижении которого в системе наступает взрывная неустойчивость. В связи с этим обсуждаются возможные пути выполнения условий взрывной неустойчивости в данной системе. Ключевые слова: параметрическая связь волновых триад, гравитационно-капиллярные волны, ультразвуковая накачка

XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 97-98 (2019). 106 с. | Рубрики: 05.09 08.02