Поверхность любого живого планктонного организма несет на себе электрический заряд, который обычно отрицателен. В качестве примера указывалось [66], что скопление живых организмов в океане обладает весьма значительным квазистационарным потенциалом, иногда превосходящим волновой, электрохимический или создаваемый течениями. Как правило, в океане скопление планктона располагается в виде сравнительно тонкого слоя, чаще всего совпадающего со слоем скачка плотности, и электрически проявляется в виде резкой отрицательной аномалии вертикальной составляющей напряженности электрического поля. В озерах слой скачка плотности практически не играет роли. Примером могут

Рис. .3,4. Распределение концентрации нлаиктона (а) и градиента потенциала электрического ноля при подъеме зонда (б) в озере Красном Ленинградской области 19 июля 1979 г.

/ - Rotatoria (коловратки), 2 - Copepoda (рачки), 3 - Cladocere (рачки), 4 - суммарная

концентрация.

служить результаты исследования планктона и электрического поля в озере Красном на Карельском перешейке, где производилось вертикальное зондирование по всей глубине до 10 м (рис. 3.4). Отбор планктона батометром производился через каждый метр, общее время отбора проб составляло более 1 ч, а регистрации электрического поля вверх и вниз с автоматической записью не превышала 3 мин. В Ладожском озере проведены исследования по выявлению корреляции численности (планктона, коловраток, инфузорий) и распределения электрического потенциала по поверхности воды (рис. 3.5).

Исслел,ования [66] на просторах Мирового океана и в пресных озерах Северо-Запада Ленинградской области [5, 6, 85] позволили получить те же выводы, что и наши исследования в лаборатории и теоретические предпосылки. В природных условиях, где имеют место открытые нестационарные системы и реализуется непрерывная связь живых систем, гидродинамических, атмосферных и космических процессов, повсеместно и непрерывно нарушаются высказанные еще Фарадеем представления об электронейтральности природных вод.

функционирование живых систем, конвекционные потоки, турбулентность ведут к непрерывной генерации электрических и магнитных полей, которые являются неотъемлемым и одним из важнейших условий протекания этих процессов в природе. Любое движение тела, а тем более группы тел в воздухе или в воде, происходящее с трением, с затратой энергии, сопровождается генерацией электрических полей в широком спектре частот, К настоящему времени выявлено, что полет роя пчел, движения стаи рыб дают акустические и электромагнитные сигналы в низкочастотном диапазоне,

/0 HfieiUIS IS N станции

Рис. 3.5, Изменение градиента потенциала электрического поля (1), численности инфузорий (2), коловраток (5) и суммарного количества планктона (4) на поверхности воды между станциями 1 и 16 в Ладожском озере.

Гидродинамические источники электромагнитных явлений.

К таким источникам можно отнести: ветровое волнение и зыбь, течения, приливы, турбулентность, внутренние волны и сейши.

Вследствие явления индукции при вертикальных перемещениях воды за счет влияния горизонтальной составляющей магнитного поля Земли в море ЭДС достигает 2-6 мВ. В озерах ветровое волнение также индуцирует электрическое поле, частота которого соответствует частотам групп волн при волнении свыше 1 балла, хотя амплитуды колебаний еще невелики. Так, из опытов, проведенных на Ладожском озере, следует, что волнение в 3 балла индуцирует сигнал с амплитудой (1,0-1,5) мВ в поверхностном слое. Электрод сравнения при этом находился на глубине 80 м. На рис. 3.6 приведен пример записи электрического поля при волнении в Онежском озере при глубине 4 м. Уменьшение толщины слоя воды обусловило увеличение амплитуды до 6 мВ. Периодичность флюктуации соответствует типичной периодичности для ветрового волнения в 2-3 балла и колеблется от 3 до 10 с.

При течении воды в открытом озере за счет влияния вертикальной составляющей магнитного поля индуцируется постоянная ЭДС. Эти исследования проводились в Ладожском и Онежском озерах. При течении со скоростью 0,1 м/с в Ладожском озере при резком

изменении его направления (100-120°) индуцируется сигнал до 1 мВ/м.

Характерное электрическое поле наблюдается в устье рек и отражает характер струйного движения речных вод в озере.

Присутствие потоков речнЫх вод в озере приводит к резкому изменению озерного фона электрического поля. Например, небольшая река Тихая, впадающая в Ладогу, увеличивает напряженность фона в 2,0-2,5 раза, т. е. доводит его до 0,12 мВ/м, а р. Вуокса повышает его до 0,3 мВ/м.

Электрическое поле вихрей турбулентности. В опытах в гидролотке было показано, что турбулентный поток пресной воды индуцирует пульсации электрического потенциала в стационарной уста-

1801 с

Рис. 3.6. Пример записи флюктуации электрического поля при волнении 2- 3 балла на стационарной установке с подвижным датчиком на глубине 4 м.

Онежское озеро.

новке пропорционально пульсациям скоростей жидкости. Вопрос о регистрации турбулентности методом естественного поля, по-видимому, очень перспективен и подтверждает наши представления (раздел 2.4) о прямой связи электрических и гидродинамических параметров.

Частотно-амплитудный спектр турбулентных пульсаций может изучаться в широких пределах в зависимости от размеров электродной установки.

В экспериментах, проводимых на Ладожском озере, наблюдали связь изменения поля с изменением направления и скорости потока.

Разработка специального прибора для регистрации rot V, т. е. вихревых структур, по изменению электрического поля Вихре-мера [127] позволила регистрировать спектр пульсаций турбулентного потока во времени. При этом оказалась возможной регистрация волновых структур естественного и искусственного происхождения (корабельных волн).

Особенно эффективной была одновременная регистрация составляющих скорости потока турбулиметром и электрических полей- электрометрическим зондом (вертикальная компонента Ez).

Наблюдалась хорошая амплитудная и частотная корреляция. Электрометрическая аппаратура в воде может регистрировать тонкую структуру динамических явлений как в стационарных условиях (зарождение, развитие и затухание вихря во времени), так и для поиска и обнаружения их по собственному амплитудно-частотному спектру.