Vestnik KRAUNC: Fiziko-Matematičeskie Nauki (Nov 2023)
Компьютерная симуляция распространения плоской электромагнитной волны в волноводе образованном поверхностью Земли и ионосферой при условии неоднородной проводимости границ
Abstract
В статье приводятся результаты компьютерного моделирования распространения плоской электромагнитной волны. Грозовые разряды являются естественными источниками импульсного электромагнитного излучения (атмосферика). Атмосферик распространяется в волноводе Земля-Ионосфера как плоская электромагнитная волна с широким спектром частот с максимумом интенсивности в диапазоне 4-10 кГц. После землетрясений с магнитудами порядка 7 и более, увеличивается насыщенность подземных вод вторичными минералами, что приводит к локальному увеличению проводимости земли в данных областях. Что определяет электрофизические свойства земли, как параметры нижней границы волновода Земля-Ионосфера. Которые влияют на характеристики распространяющихся в волноводе электромагнитных волн. Предполагается, что, изучая параметры атмосферика можно установить наличие неоднородности проводимости стенки волновода. На основе системы уравнений Максвелла с краевыми условиями в виде Perfectly matched layer, задаётся математическая модель процесса. Краевые условия модели определяют область распространения электромагнитного широкополосного сигнала, как волновод с неоднородной проводимостью границ. Система модельных уравнений решается численным методом Finite-Difference Time-domain. Для решения поставленной задачи и проведения компьютерного моделирования разработан программный комплекс в среде MATLAB. С целью проверки предположения, был проведён ряд компьютерных симуляций. В результате показано, что имеет место обратное рассеяние электромагнитной волны на трассе волновода, возникающее в следствии отражения волны при её взаимодействии с неоднородностью проводимости нижней границы волновода. Показано, что с помощью математического моделирования процесса распространения атмосферика и его взаимодействий с неоднородностью в волноводе можно установить наличие неоднородности и её связь с характеристиками излучения.
Keywords
