[논문 리뷰] A New Mechanism for the Maintenance of Fair Weather Electric Field and Cloud Electrification

A. M. Selvam, A. S. Ramachandra Murty외 3명|ArXiv.org|1999. 10. 04.

Smart Grid and Power Systems인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 폭풍이 아닌 기상 현상에 기반한 전기적 현상을 설명하기 위해 윌슨의 글로벌 전기 회로 이론의 대안으로 중간기상권의 중력파 피드백 메커니즘(세포 역학 시스템 모델)을 제안한다. 이 모델은 대류권의 중력파가 전리권과 결합하여 지속 가능한 전기장을 생성함으로써 대기 전기 현상을 유지하며, 번개를 유발하는 전기회로에 의존하지 않고도 맑은 날씨와 폭풍이 있는 날의 전기 현상을 설명할 수 있는 새로운 메커니즘을 제공한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 맑은 날의 전기장을 유지하는 데 기여하는 미해결된 물리적 메커니즘을 규명하는 것.
• 번개를 유발하는 전기회로에 의존하지 않고도 구름의 전하 분포를 설명하는 것.
• 중력파 피드백을 통해 중간기상권과 전리권이 결합되는 메커니즘을 제안하는 것.
• 전리권에서 대기권 상층부로 침투하는 관측된 수평 전기장을 설명하는 것.
• 맑은 날과 폭풍이 있는 날의 대기 전기 현상을 모두 설명할 수 있는 역학 시스템 모델을 제공하는 것.

제안 방법

• 대기 중 중력파 피드백을 시뮬레이션하기 위한 세포 역학 시스템 모델 개발.
• 중간기상권과 전리권에서 중력파와 전기장 간의 비선형 상호작용 통합.
• 중력파 활동이 전기장 생성에 영향을 주고, 그 전기장이 다시 파동 전파에 영향을 주는 피드백 루프 구현.
• 중간기상권에서 전리권으로의 수직 결합 모델링 및 수평 전기장이 성층권과 중간기상권으로 침투하는 과정 설명.
• 지속적인 번개 활동이 필요하지 않은 맑은 날의 전기장을 유지하고, 구름의 전하 분포를 설명하기 위해 모델 적용.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 번개에 의해 구동되는 글로벌 전기회로가 아닌 한, 맑은 날의 전기장을 유지하는 물리적 메커니즘은 무엇인가?
• RQ2 전리권과 자기권에서 관측된 수평 전기장이 어떻게 중간기상권으로 침투할 수 있는가?
• RQ3 중력파는 중간기상권과 전리권을 어떻게 결합하여 대기 전기장을 지속하는 데 기여하는가?
• RQ4 중력파 피드백을 포함하는 메커니즘이 번개 생성기구 없이도 구름의 전하 분포를 설명할 수 있는가?
• RQ5 제안된 모델은 맑은 날과 폭풍이 있는 날의 관측된 전기 현상을 어떻게 설명하는가?

주요 결과

• 중력파 피드백 메커니즘은 윌슨의 글로벌 전기회로 이론에 대한 타당한 대안을 제공하여 맑은 날의 전기장을 유지한다.
• 모델은 전리권에서 관측된 수평 전기장과 그 성층권 및 중간기상권으로의 침투를 설명할 수 있다.
• 중간기상권의 중력파가 전리권 전기장과 결합되어 지속적인 전기장 유지에 기여함을 입증하였다.
• 파동 역학과 전기장 간의 피드백 루프는 대기 전기 현상의 자가유지 메커니즘을 제공한다.
• 지속적인 번개 활동이 유일한 원인일 필요 없이 제안된 메커니즘이 구름의 전하 분포를 설명할 수 있다.