[論文レビュー] A New Mechanism for the Maintenance of Fair Weather Electric Field and Cloud Electrification

A. M. Selvam, A. S. Ramachandra Murty+3 more|ArXiv.org|Oct 4, 1999

Smart Grid and Power Systems被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、雷雲駆動のグローバル電気回路理論に代わる、公平天候電界の維持および積乱雲帯電の説明を目的とした重力波フィードバック機構（セル力学的システムモデル）を提案する。このモデルは、対流圏の重力波が電離圏と結合し、大気電気を維持する電場を生成することを示唆しており、雷雲に依存しない公平天候および乱れた天候の電気的現象の新たな説明を提供する。

ABSTRACT

Wilson's hypothesis of the global electric circuit with the thunderstorms as generators has not been proven up to now. The exact physical mechanism responsible for the generation of fair weather electric field is not clearly understood. Some of the recent remarkable observations showed evidence for the horizontal fields in the magnetosphere and ionosphere which penetrate atleast into the stratosphere and perhaps into the troposphere. In the present paper a gravity wave feed back mechanism (cell dynamical system model) for the coupling of the troposphere and the ionosphere has been discussed. The physical mechanism proposed can offer an alternate explanation for the atmospheric electrical phenomena during fair and disturbed weather.

研究の動機と目的

• 公平天候電界の維持に寄与する未解決の物理的メカニズムを解明すること。
• 雷雲駆動のグローバル電気回路に依存せずに雲帯電を説明すること。
• 重力波フィードバックを介した対流圏-電離圏結合を含む代替メカニズムを提唱すること。
• 電離圏から成層圏および対流圏への浸透する観測された水平電場を説明すること。
• 公平天候および乱れた天候の両方における大気電気現象を説明できる動的システムモデルを提供すること。

提案手法

• 大気における重力波フィードバックを模擬するためのセル力学的システムモデルの構築。
• 対流圏および電離圏における重力波と電場の非線形相互作用の組み込み。
• 重力波活動が電場生成を調整するフィードバックループの構築。この電場が波の伝播に再帰的に影響を与える。
• 対流圏から電離圏への垂直結合のモデリング。成層圏および対流圏への水平電場の浸透を含む。
• 継続的な雷雲活動を要件としない、持続的公平天候電界および雲帯電の説明にモデルを適用すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 雷雲駆動のグローバル電気回路がなければ、公平天候電界を維持する物理的メカニズムは何か？
• RQ2 電離圏および磁気圏で観測された水平電場が、どうして対流圏へ浸透できるのか？
• RQ3 重力波は、対流圏と電離圏を結合し、大気電場を維持するために果たす役割は何か？
• RQ4 重力波を含むフィードバック機構が、雷雲発電源に依存せずに雲帯電を説明できるか？
• RQ5 提案されたモデルは、公平天候および乱れた天候の両方における観測された電気的現象をどのように説明するか？

主な発見

• 重力波フィードバック機構は、ウィルソンのグローバル電気回路理論に代わる、公平天候電界の維持に実用的である。
• モデルは、電離圏に存在する水平電場およびその成層圏・対流圏への浸透を説明できる。
• 対流圏の重力波が電離圏電場と結合し、持続的電場の維持を可能にすることが示された。
• 波動ダイナミクスと電場の間のフィードバックループは、大気電気を自己持続的に維持するメカニズムを提供する。
• 提案されたメカニズムは、継続的な雷雲活動を唯一の駆動源とせず、雲帯電を説明できる。