Электромагнитные поля в биосфере. Том 1 - Красногорская Н.
Скачать (прямая ссылка):
Для вычисления оценок корреляционной функции и частотного спектра длина реализации выбиралась обычно равной 60 мин. Аналоговые записи дискретизировались с интервалом й1, равным 2,4 с. Величина интервала дискретизации а1 выбиралась с учетом резкого спада частотной характеристики использованных электрических фильтров для периодов меньше 5 с. Максимальная частота = 1/ 2 hi, для которой вычислены спектральные оценки, равна в нашем случае 0,21 Гц. Сглаженные оценки спектральной плотности S(-j? ) подучены при использовании корреляционного окна Тыоки, ширина полосы частот которого t равна [9] : ?= U333 т'1 At 1 , где Ш - число точек корреляционной функции.
Несмотря на тс что оценки спектральной плотности получены с интервалом л / = 1 i , разрешение по частоте вследствие сглаживания определяется расстоянием между двумя некоррелированными оценками S(f) и равно ширине полосы частот спектрального окна. Таким образом, все особенности частотных спектров магнитных и электрических пульсаций можно считать статистически, обоснованными, если их ширина больше или сравнима с шириной полосы частот спектрального окна, лля
Рис. 246. Спектральные плотности (энергии магнитных и Ну. (кривые 1,2) и электрической Ег(кривая 3) составляющих электромагнитного поля атмосферы Земли инфраниэкочастотного диапазона
уотранения низкочастотных трендов и связанных с ними искажений спектра в ооласти высоких частот исходные реализации подвергались предварительной низкочастотной фильтрации. Цифровой филитр задавался в в;;-де-
гГ
Ух li + cos 1<чх-гг
zr i+ч L1 г 1
г
где - сглаженный ряд, -исходный ряд, X - число точек по-
ходной реализации, р - параметр филвтра, Результаты фильтрации вычитались из исходного ряда , находился,пульсавдонный ряд х^'=
-хL+^. - 'i L , длина которого равна Я - Zf- точек, t - номер точки. Параметр р- принимался равным 75. Оценки Спектральной плот-
ности в области низких частот были выполнены с учетом частотной характеристики фильтра.
Сглаженные спектральные оценки спектральной плотности являются случайными величинами, плотность вероятности которых имеет 7CZ -распределение с Й степенями свободы, и требуют определения дове-
рительных интервалов. Числе степеней свободы i) сглаженных спектральных оценок при использовании окна Тьюки равно [э] : i -2,ЬЪТМ/т..
Доверительные интервалы с требуемой вероятностью при известных % находятся по таблицам тС2 ~ распределения (в нашем случае доверительный интервал с вероятностью 0,95 указан на рио.24 б).
Длина отобранного для обработки ряда составляла 1500 точек, а длина корреляционной функции задавалась в интервале от 100 до 200 точек. Ширина спектрального окна изменялась соответственно от 0,0056 до 0,0026 Гц, а число степеней свободы - oft 20 до 40. Таким образом, пс часовым реализациям при выбранной длине коррелационной функции можно получить частотные спектры электрических и магнитных, пульсаций в диапазоне периодов от 5 до 480 с.
Типичные частотные спектры электрических и магнитных пульсаций приведены на рис. 246. Как следует из графиков, в экспериментальных спектрах можно выделить два участка. В области частот 0,025 Гц ^
? ? 0,15 Гц зависимость спектральной плотности аппроксимируется
степенной функцией: где величина п близка к 4.
Характерной особенностью спектральных кривых в этом диапайоне частот являются отчетливо выраженные пики, которые достаточно хорошо разрешены по частоте. В области частот ниже 0,025 Гц наклон спектральных кривых уменьшается. Однако выбор аппроксимирующей функции затруднителен, так как для этого необходимо знать поведение спектров на более низких частотах.
Наличие пиков в спектрах электрических и магнитных составляющхх отражает, возможно, природу возбуждения ЭМП [ioj.
Следует отметить, что наиболее мощные пики в спектрах электриче-
ских и магнитных составляющих совпадают по частоте: 0,014, 0,025,
0.032. 0,05 Гц. Поэтому представляет интерес определение степени взаимосвязи между зтиыи процессами. Коэффициент взаимной корреляции Нх и Ну достаточно высок и достигает 0,8. Коррелированность электрических и магнитных пульсаций значительно ниже и не превышает 0,3, что указывает на слабую статистическую связь этих процессов или на нелинейный механизм их взаимодействия.
Итак, исследования по большим реализациям корреляционной связи между вертикальной электрической и горизонтальными магнитными компонентами электромагнитного поля в диапазоне частот 0,01 - 0,1 Гц приводят к заключению об отсутствии линейной зависимости между геомагнитными и электрическими компонентами электромагнитных полей в указанном диапазоне частот (если не ограничиваться при обработке лишь теми участками зашои, где корреляция наблюдается визуально). Порченный вывод находится в соответствии с предположением о том, что электрическая и магнитная компоненты электромагнитной волны подвергаются влиянию физических факторов неодинаковой природы, что ослабляет ожидаемую корреляционную зависимости.
