Черногор Л.Ф., Шевелев Н.Б. «Характеристики инфразвукового сигнала, сгенерированного Челябинским космическим телом: глобальная статистика» Радиофизика и радиоастрономия (Украина), 23, № 1, с. 24-35 (2018)

Предмет и цель работы: Предмет исследования – статистические характеристики инфразвукового сигнала (время запаздывания; скорость прихода и ее зависимость от расстояния между источником и местом регистрации, а также от азимута; длительность; период и амплитуда), сгенерированного при пролете и взрыве Челябинского космического тела 15 февраля 2013 г. Целью работы является построение корреляционных полей “скорость прихода сигнала–расстояние”, “скорость прихода сигнала–синус азимута”, “длительность сигнала–расстояние”, “амплитуда сигнала–расстояние” и “период–период” для периодов, оцененных по двум методикам, а также их аппроксимация простыми аналитическими соотношениями. Термин “расстояние” здесь относится к расстоянию между источником инфразвука и регистрирующей его станцией. Методы и методология: С использованием базы данных инфразвуковой системы мониторинга (IMS) ядерных испытаний, принадлежащей Организации по Договору о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний (CTBTO), получены аппроксимирующие зависимости для основных характеристик инфразвукового сигнала, сгенерированного при пролете и взрыве Челябинского космического тела 15 февраля 2013 г. Результаты: Показано, что корреляционное поле “скорость прихода инфразвукового сигнала – расстояние между источником и станцией” обладает значительным разбросом, среднее значение скорости составляет (286.0±21.5) м/с. Получены аппроксимирующие зависимости для скорости прихода инфразвукового сигнала от расстояния между источником и станцией, а также от азимута источника, для длительности и амплитуды сигнала от расстояния. Построено корреляционное поле для периодов основного колебания, оцененного по двум различным методикам. Заключение: Время запаздывания инфразвукового сигнала увеличивалось практически по линейному закону при увеличении расстояния между источником инфразвука и станцией. Средняя по всем трассам скорость прихода инфразвукового сигнала составляла 291 м/с. Зависимость скорости прихода от расстояния из-за сильного разброса данных наблюдений аппроксимирована константой. Зависимость скорости прихода от синуса азимутального угла (рассчитанного и оцененного) аппроксимирована линейным законом, из которого оценены средние по всем трассам значения скорости (287–288 м/с) и скорости тропосферно-стратосферного ветра (12–14 м/с). Зависимость длительности инфразвукового сигнала от расстояния аппроксимирована линейным законом. При этом длительность сигнала вблизи источника составляла около 10.7 мин. В спектре инфразвукового сигнала на разных станциях преобладали составляющие с периодом примерно от 17 до 85 с. Средние значения периодов, полученные по различным методикам, изменялись примерно от 35 до 39 с.

Черногор Л.Ф., Шевелев Н.Б. «Зависимость амплитуды инфразвуковой волны, сгенерированной Тунгусским космическим телом, от расстояния» Радиофизика и радиоастрономия (Украина), 23, № 2, с. 94-103 (2018)

Предмет и цель работы: Предметом исследования являются особенности изменения амплитуды инфразвуковой волны, распространяющейся в атмосфере Земли на глобальные расстояния. В качестве мощного источника инфразвуковой волны выбран пролет и взрыв в атмосфере на высоте 6–10 км Тунгусского космического тела 30 июня 1908 г. в Центральной Сибири. Целью работы является исследование зависимости амплитуды давления в инфразвуковой волне, сгенерированной падением и взрывом Тунгусского космического тела, от расстояния, а также получение простых аппроксимирующих зависимостей, связывающих амплитуду давления в инфразвуковой волне с расстоянием между источником инфразвука и местом его регистрации. Методы и методология: По данным евро-азиатской сети микробарографов, расположенных в 23 измерительных пунктах, удаленных от места Тунгусской катастрофы на 0.49–35 Мм, построено корреляционное поле “расстояние–амплитуда давления”, при помощи которого изучались зависимости амплитуды давления в инфразвуковой волне от расстояния. При анализе зависимости амплитуды от расстояния между источником генерации волны и местом ее регистрации производился поиск модели ослабления амплитуды волны с расстоянием, наилучшим образом описывающей результаты наблюдений. Проверке подлежали следующие модели распространения: распространение в свободном пространстве со сферической расходимостью фронта волны, распространение в приземном волноводе с цилиндрической расходимостью фронта волны, распространение с постепенным переходом от сферической расходимости к цилиндрической (с учетом и без учета затухания). Результаты: Для различных моделей распространения инфразвуковой волны вдоль поверхности Земли в интервале расстояний 0.49–35 Мм получены аппроксимирующие зависимости амплитуды давления в инфразвуковой волне от расстояния. В качестве исходных моделей распространения инфразвуковой волны на глобальные расстояния выбирались следующие: сферическая расходимость фронта волны без затухания; цилиндрическая расходимость фронта волны без затухания; комбинация сферической и цилиндрической расходимостей фронта волны без затухания; расходимость фронта волны, описываемая неуниверсальным степенным законом без затухания; цилиндрическая расходимость фронта волны с затуханием; сферическая расходимость фронта волны с затуханием. Проведен сравнительный анализ полученных аппроксимирующих зависимостей. В случае цилиндрической и сферической расходимостей фронта волны в волноводах Земля–стратосфера и Земля–термосфера оценен коэффициент затухания. Он оказался приближенно равным 0.16 и 0.17 Мм^–1, соответственно. Заключение: Установлено, что зависимость амплитуды инфразвуковой волны, сгенерированной падением и взрывом Тунгусского космического тела, от расстояния является сложной и с трудом поддается аппроксимации простыми математическими соотношениями, основанными на физически разумных механизмах распространения инфразвуковых волн вдоль поверхности Земли на глобальные расстояния. Сравнительный анализ полученных аппроксимирующих зависимостей позволил выделить из их совокупности предпочтительные зависимости. К ним относятся зависимости, основанные на следующих моделях распространения инфразвуковых волн в волноводах, образованных поверхностью Земли и атмосферными областями (в первую очередь стратосферой и в меньшей степени термосферой): модель со сферической расходимостью с постепенным переходом к цилиндрической расходимости и модель с цилиндрической расходимостью и затуханием.

Черногор Л.Ф., Лящук А.И., Шевелев Н.Б. «Параметры инфразвуковых сигналов в атмосфере, сгенерированных массовыми взрывами на арсенале боеприпасов» Радиофизика и радиоастрономия (Украина), 23, № 4, с. 280-293 (2018)

Предмет и цель работы: Предмет исследования – зависимость волновых форм и спектрального состава инфразвукового сигнала, сгенерированного массовыми взрывами на арсенале боеприпасов, от энерговыделения и расстояния. Целью является изучение особенностей волновых форм инфразвуковых сигналов, их амплитуд и спектрального состава при дальнем (∼150–180 км) распространении волн, сгенерированных в течение техногенной катастрофы на арсенале боеприпасов вблизи г. Винница 26–27 сентября 2017 г. Методы и методология: С использованием украинской сети инфразвуковых станций изучены основные параметры (спектральный состав, амплитуды, периоды преобладающих колебаний, длительность цугов колебаний, скорость прихода) инфразвуковых волн при их дальнем (∼150–180 км) распространении. Методика обработки в настоящих исследованиях сводилась к следующему. Сначала результаты измерений временных зависимостей колебаний атмосферного давления переводились из относительных единиц в абсолютные. Далее они подвергались фильтрации в диапазоне периодов 0.2–10 с. Затем осуществлялся системный спектральный анализ отфильтрованных зависимостей при помощи оконного преобразования Фурье, адаптивного преобразования Фурье и вейвлет-преобразования. При использовании вейвлет-преобразования в качестве базисной функции привлекался вейвлет Морле. Результаты: Показано, что при увеличении энерговыделения от 3 до 53 т ТНТ наблюдалась тенденция к увеличению амплитуды и периода преобладающего колебания. Длительность цугов колебания при этом увеличивалась от ≡1.5 до 2 мин. Установлено, что при небольшом изменении расстояния (на 15–18 %) между эпицентром взрывов и месторасположением инфразвуковой станции параметры инфразвукового сигнала изменялись незначительно. Различия в волновых формах связаны с ориентацией трассы. Выявлено, что при энерговыделении, равном 53 т ТНТ, в спектре колебаний преобладали гармоники с периодом от 3 до 5–6 с. Длительность цугов колебаний с такими периодами составляла 40 с. Рассчитано, что средняя скорость прихода для различных трасс при стратосферном отражении волн изменялась в пределах 300–309 м/с, что свидетельствует о влиянии ветра в верхней атмосфере на распространение инфразвука. При термосферном отражении волн амплитуда сигнала была в несколько раз меньше, а скорость прихода составляла 245–250 м/с. Заключение: Изучены основные параметры инфразвуковых сигналов, сгенерированных в течение повторяющихся взрывов на военных складах вблизи г. Винница и распространявшихся в атмосфере.