Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН
Геофизический Центр РАН
Москва, Россия
Москва, Россия
Москва, Россия
Москва, Россия
Представлен обзор по результатам спутниковых наблюдений на низких орбитах излучения наземных линий электропередач (ЛЭП) на промышленной частоте 50–60 Гц. Особое внимание уделено наблюдениям на спутниках «Чибис-M» и DEMETER. Электрическая 40-см антенна аппарата часто регистрировала излучение на частоте 50–60 Гц (Power Line Emission, PLE) при пролетах над промышленно развитыми областями. Спектральная амплитуда зарегистрированного излучения варьировала в пределах 1–18 (мкВ/м)/Гц0.5, что соответствует амплитуде электрического поля E~1 мкВ/м. Приведены результаты численных расчетов электромагнитного отклика атмосферы и ионосферы на приземный крупномасштабный излучатель на частоте 50 Гц. По результатам моделирования PLE с наблюдаемой на спутниках в ночной ионосфере интенсивностью на средних широтах ~1 мкВ/м может возбуждаться в ЛЭП несбалансированным током 8–10 A над земной корой проводимостью 10–3 См/м. На средних и низких широтах с наклонным геомагнитным полем максимальный отклик в верхней ионосфере на излучение ЛЭП должен наблюдаться смещенным к экватору, хотя это смещение меньше, чем снос при переносе возмущения вдоль геомагнитного поля. Максимальная амплитуда электромагнитного отклика ионосферы на излучение ЛЭП незначительно уменьшается для наклонного геомагнитного поля. К настоящему времени интенсивность PLE в околоземном пространстве оказывается выше, чем интенсивность природных излучений в этом диапазоне (шумановские резонансы и ионные свисты), и продолжает нарастать по мере технологического развития человечества.
излучение линий электропередач, СНЧ-излучения, геоиндуцированные токи, низкоорбитальные спутники
1. Вахнина В.В., Кувшинов А.А., Шаповалов В.А. и др. Механизмы воздействия квазипостоянных геоиндуцированных токов на электрические сети. М.: Инфра-инженерия, 2018. 256 с.
2. Зелёный Л.М., Гуревич А.В., Климов С.И. и др. Академический микроспутник «Чибис-М». Космические исследования. 2014. Т. 52, № 2. С. 93-105.
3. Зотов О.Д., Гульельми А.А. Проблемы синхронизма электромагнитных и сейсмических событий в динамической системе магнитосфера - техносфера - литосфера. Солнечно-земная физика. 2010. Т. 16. С. 19-25.
4. Корепанов В.E., Дудкин Ф.Л., Проненко В.А. Наблюдения излучения линий электропередач в околоземном пространстве. Геомагнетизм и аэрономия. 2015. Т. 55. С. 706-711. DOI:https://doi.org/10.1134/S0016793215050084.
5. Костров А.В., Гущин M.E., Стриковский А.В. Генерация и излучение гармоник линий электропередач. Геомагнетизм и аэрономия. 2017. Т. 57. С. 482-490. DOI:https://doi.org/10.1134/S0016793217030094.
6. Dudkin D., Pilipenko V., Korepanov V., et al. Electric field signatures of the IAR and Schumann resonance in the upper ionosphere detected by Chibis-M microsatellite. J. Atmos. Solar Terr. Phys. 2014. Vol. 117. P. 81-87.
7. Dudkin F., Korepanov V., Dudkin D., et al. Electric field of the power terrestrial sources observed by microsatellite Chibis-M in the Earth’s ionosphere in frequency range 1-60 Hz. Geophys. Res. Lett. 2015. Vol. 42. P. 5686-5693.
8. Fedorov E., Mazur N., Pilipenko V., et al. Modeling the high-latitude ground response to the excitation of the ionospheric MHD modes by atmospheric electric discharge. J. Geophys. Res. 2016. Vol. 12. P. 11282-11301. DOI:https://doi.org/10.1002/2016JA023354.
9. Fedorov E., Mazur N., Pilipenko V., et al. Modeling ELF electromagnetic field in the upper ionosphere from power transmission lines. Radio Sci. 2020. Vol. 55, iss. 7, e2019RS006943. DOI:https://doi.org/10.1029/2019RS006943.
10. Fraser-Smith A. A weekend increase in geomagnetic activity. J. Geophys. Res. 1979. Vol. 84. P. 2089-2096. DOI:https://doi.org/10.1029/JA084iA05p02089.
11. Helliwell R.A., Katsufrakis J.P., Bell T.F., et al. VLF line radiation in the Earth’s magnetosphere and its association with power system radiation. J. Geophys. Res. 1975. Vol. 80. P. 4249-4258.
12. Klimov S., Novikov D., Korepanov V., et al. The study of electromagnetic parameters of space weather, micro-satellite “Chibis-M”, in: Sandau, R., H.-P. Roeser, A. Valenzuela (Eds.), Small satellite missions for earth observation: New developments and trends, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2010. P. 95-102. DOI:https://doi.org/10.1007/978-3-642-03501-2.
13. Koons H.C., Dazey M.H., Edgar B.C. Satellite observation of discrete VLF line radiation within transmitter-induced amplification bands. J. Geophys. Res. 1978. Vol. 83. P. 3887-3889.
14. Korepanov V., Dudkin D., Dudkin F. Study of electromagnetic processes in the ionosphere onboard microsatellite Chibis-M, In: Fedorov O. (ed.), Space research in Ukraine. Akademperiodyka Kyiv, 2014. P. 7-12.
15. Mazur N.G., Fedorov E.N., Pilipenko V.A., et al. ULF electromagnetic field in the upper ionosphere excited by lightning. J. Geophys. Res. 2018. Vol. 123. P. 6692-6702. DOI:https://doi.org/10.1029/2018JA025622.
16. Němec F., Santolík O., Parrot M., et al. Power line harmonic radiation (PLHR) observed by the DEMETER spacecraft. J. Geophys. Res. 2006. Vol. 111, A04308. DOI: 10.1029/ 2005JA011480.
17. Němec F., Santolík O., Parrot M., et al. Power line harmonic radiation: A systematic study using DEMETER spacecraft. Adv. Space Res. 2007. Vol. 40. P. 398-403. DOI: 10.1016/ j.asr.2007.01.074.
18. Němec F., Santolík O., Parrot M., et al. Power line harmonic radiation observed by satellite: Properties and propagation through the ionosphereю J. Geophys. Res. 2008. Vol. 113, A08317. DOI:https://doi.org/10.1029/2008JA013184.
19. Němec F, Parrot M, Santolik O. Power line harmonic radiation observed by the DEMETER spacecraft at 50/60 Hz and low harmonics. J. Geophys. Res., 2015. Vol. 120. P. 8954-8967.
20. Park C.G., Helliwell R.A. Power line radiation in the magnetosphere. Adv. Space Res. 1981. Vol. 1. P. 423-437.
21. Parrot M., Nĕmec F., Santolík O. Statistical analysis of VLF radio emissions triggered by power line harmonic radiation and observed by the low-altitude satellite DEMETER. J. Geophys. Res. 2014. Vol. 119. DOI:https://doi.org/10.1002/2014JA020139.
22. Pfaff R., Freudenreich H., Simões F., et al. Observations of 50/60 Hz power line radiation in the low latitude ionosphere detected by the electric field instrument on the C/NOFS satellite, General Assembly and Scientific Symposium, XXXIth URSI, Beijing, China, 2014, Book of Abstracts, IEEE. DOI:https://doi.org/10.1109/URSIGASS.2014.6929584.
23. Pilipenko V.A., Parrot M., Fedorov E.N., et al. Electromagnetic field in the upper ionosphere from ELF ground-based transmitter. J. Geophys. Res. 2019. Vol. 124. DOI:https://doi.org/10.1029/2019JA026929.
24. Rothkaehl H., Parrot M. Electromagnetic emissions detected in the topside ionosphere related to the human activity. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2005. Vol. 67. P. 821-828.
25. Rodger C.J., Thomson N.R., Dowden R.L. VLF line radiation observed by satellite. J. Geophys. Res. 1995. Vol. 100. P. 5681-5689. DOI:https://doi.org/10.1029/94JA02865.
26. Simões F.A., Pfaff R.F., Freudenreich H.T. Satellite observations of Schumann resonances in the Earth’s ionosphere. Geophys. Res. Lett. 2011. Vol. 38, L22101. DOI: 10.1029/ 2011GL049668.
27. Wu J., Fu J.J., Zhang C. Propagation characteristics of power line harmonic radiation in the ionosphere. Chinese Physics B. 2014. Vol. 23. P. 034102-034107. DOI: 10.1088/ 1674-1056/23/3/034102.
28. Wu J., Guo Q., Yue C., et al. Special electromagnetic interference in the ionosphere directly correlated with power system. IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 2019. DOI:https://doi.org/10.1109/TEMC.2019.2918280.
29. Zhang C., Ma Q. Influences of radiation from terrestrial power sources on the ionosphere above China based on satellite observation. 2nd International Workshop on Renewable Energy and Development, Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2018. Vol. 153, 042002. DOI:https://doi.org/10.1088/1755-1315/153/4/042002.
