27 марта 2020 г. в рамках подготовки к арктической экспедиции «Северный полюс–2020» полевым отрядом Института физического материаловедения СО РАН проведен эксперимент по обнаружению поверхностной электромагнитной волны (ПЭВ) над сильно индуктивной средой «лед –морская вода». В данном случае аналогом такой среды выбрано соленое озеро Сульфат в Селенгинском районе Республики Бурятия (рис. 1).

Рис. 1. Озеро Сульфат. АБ – 500 м профиль для измерений напряженности поля.

На рис. 2 показан профиль дна оз. Сульфат, снятый ранее в летний период с помощью эхолота. Соленость озера близка к солености морской воды. Удельное электрическое сопротивление воды (УЭС) для зимней температуры воды составляет 1 Ом•м (рис. 3).

Рис. 2. Профиль дна оз. Сульфат по направлению профиля АБ.

Рис. 3. УЭС воды оз. Сульфат. Пробы 1-3 взяты в разных частях озера.

Вертикальная излучающая антенна расположена в т. А (рис. 1). Глубина озера в этой точке 5,2 м. Толщина льда 0,73 м. Излучающая система состоит из задающего генератора Rigol DG1022U и усилителя мощности У3-33. Усиленный сигнал подается по 50 Ом фидеру длиной 5 м на вертикальную антенну высотой 6 м из 4-х элементов – медных канатиков, разнесенных вокруг поддерживающего телескопического устройства из углепластика. Блок-схема излучающей системы приведена на рис. 4. Для увеличения эффективности излучения антенна оснащена шестью 6 м противовесами.

Рис. 4. Блок-схема излучающей системы.

Для измерения напряженности поля использован современный цифровой приемник WinRadio PFSL G3 с антенным блоком FMA 6.2 (рис. 5а), входящим в комплект аналогового измерителя напряженности поля FSM 6.5 (рис. 5б).

Рис. 5. а) Приемник WinRadio PFSL G3. б) Антенный блок FMA 6.2.

Измерения напряженности поля проведены методом радиокомпарирования на 500 м профиле АБ (рис. 1) на частоте 10 МГц (λ=30 м). На рис. 6 представлены результаты измерений уровня сигнала на выходе антенного блока FMA 6.2 и модуля функции ослабления поля на данных частотах |W| = U_i*R_i/U₀*R₀, где U_i – уровень сигнала антенного блока на расстоянии R_i от излучателя, U₀ – уровень сигнала на опорной точке на расстоянии R₀ = λ.

Рис. 6. Уровень поля Н (мкВ) на выходе рамочной антенны FMA 6.2 и модуль функции ослабления поля |W| на частоте 10 МГц.

На частоте 10 МГц есть эффект усиления поля, модуль функции ослабления имеет максимум, превышающий значение 2 (рис. 6). Результаты измерений уровня поля и модуля функции ослабления на частоте 10 МГц свидетельствуют о наличии поверхностной волны над сильно индуктивной средой «лед – морская вода», аналогом которой является замерзшее соленое озеро Сульфат. Практическая цель эксперимента достигнута: доказано существование физического эффекта появления поверхностной электромагнитной волны (ПЭВ) на радиотрассе «лед – солёная вода» на частоте 10 МГц. Показано, что можно достичь большого (в эксперименте 2-х кратного), чисто электродинамического по своей природе, усиления электромагнитного поля относительно бесконечно проводящей плоскости. Эксперимент над сильно-индуктивной трассой «лед – соленая вода» требует подтверждения существования ПЭВ на радиотрассе «лед-море» на акватории Северного Ледовитого океана.

---

Дата публикации: 28.04.2020