大地电场的日变特征

大地电场的日变特征

0自然电场和海上电场地压机是存在于固体地球的自然现象的总称，包括自然现象和地上现象。自然电场起源于地球内部局部范围内由于各种物理过程所引起的正负电荷分离产生的电场;大地电场是起源于电离层、磁层电流体系,并与变化磁场伴生的感应场。本文主要研究大地电场的日变特征,以提高对大地电场的认识。1地电场观测项目地电场是矢量场,它的场强既有大小又有方向。在观测时,一般测量两个不同方向的水平分量,这两个量通常选择正交的方向,通过计算得到交点在两方向上的平均地电场分量。河北省共有4个大地电场观测台站,分别是阳原台、兴济台、新乐台、后土桥台。这4个台站的电场观测项目基本是在2000至2001年之间新加的,所用仪器都是中国地震局分析预报中心生产的ZD9A地电场仪。这几个大地电场观测台站外线路的布极方式均采用“L型”布极方式,线路采用埋地布设,共用一个中心点,除新乐台长极距为250m,短极距为150m外,其他3个台站都是长极距为300m,短极距为150m(见图1)。2数据分析2.1地方对生的感应场的影响大地电场是起源于电离层、磁层电流体系,并与变化磁场伴生的感应场。通常所说的日变化是以一个太阳日为周期且依赖于地方时的变化。图2是后土桥台大地电场北南向日变化图,从中可看出,日变是很清晰的,每天一个周期非常有规律。2.2双向日变形态图3是后土桥台各个方向、不同极距的日变化。由图3可看出,在相同时间段内,各方向上的日变都很清楚,但日变形态有所区别。北南向显示为双峰单谷,即每天一个极小值,两边各有一个极大值,如同地磁日变。东西向就不同了,表现为双峰双谷,也就是说半日波比较明显。在北东方向上,日变的形态介于北南和东西方向之间,既可看出双峰单谷的日变,也显现出双峰双谷的形态。后土桥台北南和东西向日变形态的差异是很突出的,其他台是否也这样,图4给出了兴济台和新乐台在东西方向上的日变,时间上与后土桥台相同。从图中可看出,同样,在东西方向上兴济台和新乐台与后土桥台明显不同,这两个台是双峰单谷。2.3极距长、短极距图3中大地电场有3个方向,每个方向又有长、短不同的极距。明显地显示出,在同一方向虽然极距不同,但它们的变化形态都是一致的,相位也一样。2.4日变对地电场双向分量的形态关于地电场与地磁场变化之间的关系,地电场与地磁场的快变化部分有相同的场源,因此,它们应具有类似的变化。就日变而言,地电场南北向分量应与地磁场东向分量的形态一致。为了便于两个场日变的比较,取既有地磁又有大地电场的后土桥台资料进行分析,为了方便,地磁场取水平分量H(见图5)。由图5可看出,地电场和地磁场的日变一致性较好,每天都在接近中午时出现极小值。从相位上两者略有差别,一般地电场落后于地磁场。2.5固体潮与后土桥台水生植物的相互作用从前面资料的分析中,后土桥台地电场的日变,北南和东西向的形态有所区别,东西向的双峰双谷类似于固体潮形态,为了便于比较,选取距离后土桥台较近的卢龙井,将其水位固体潮与后土桥台地电场东西向日变进行比较(见图6)。由图6可见,它们的变化周期基本是一样的,每天的波峰波谷是一一对应的。由于后土桥台离渤海较近,它的大地电场东西向是否受固体潮引起的海潮影响值得深入研究。2.6磁暴发生的影响太阳活动的粒子流辐射是以太阳风形式影响地球,它是突然发生的,经常引起磁暴等。磁暴的出现会使电磁场产生剧烈扰动,图7给出了磁暴对大地电场的影响图。2004年11月7日至8日、9日至10日发生了2个磁暴,它们的K指数分别为7和8,分别属于中等磁暴和大磁暴。图7显示出,大地电场受磁暴的影响较大。磁暴发生时,地电场产生剧烈扰动,磁暴结束,地电场也相应平静下来。再看它们的形态,各台同一方向它们的变化形态都是一致的。从变化幅度上,后者大于前者,因为后面的磁暴强度大于前面的磁暴。由于磁暴是全球同时发生的,各台电场的不同方向都会受到影响,它们的变化和磁暴的发生是同步的。各台的同一方向电场的变化,不但时间同步,且形态也一致。3地电场和地磁场的日变关系前面主要分析了大地电场的日变化,现归纳如下。a)大地电场具有较规则的日变化,一般表现为双峰单谷;b)后土桥台东西向和其他方向有所不同,它的半日波比较明显,主要表现为双峰双谷;c)同一方向的长、短极距,虽然极距不同,但它们的日变形态都是一致的,相位也一样;d)地电场和地磁场的日变一致性较好,每天都在接近中午时出现极小值。从相位上两者略有差别,一般地电场落后于地磁场;e)后土桥台地电场东西向日变与固体潮对应较好,不但它们的变化周期一样,每天的波峰波谷也是一一对应的。由于后土桥台离渤海较近,它的大地电场东西向是否受固体潮引起的海潮影响值得研究;f)大地电场对磁暴的响应是非常敏感的,磁暴发生会使地电场产生剧烈扰动,而且随着磁暴强度的增大,它的扰动程度也加大。由于磁暴是全球同时发生的,各台电场的不同方向都会受到影响,它们的变化和磁暴的发生是同