На рис. 3.7 приведен пример регистрации кильватерного следа буксира по изменению напряженности поля (Кондопожская губа Онежского озера). Зонд длиной 10 м пересек кильватерный след

и мВ

ЗЪмин

Рис. 3.7. Электрическое поле как показатель турбулентности кильватерного следа (аа) от буксира. Стрелкой показано каправ.шкие движения.

буксира через 2 мин после его прохол<дення вдоль губы. Общий уровень поля при этом был однороден. Вихреобразование и наличие пузырьков воздуха в зоне кильватерной струи создают локальное достаточно интенсивное электрическое поле, гидрологические характеристики которого при .детальном изучении могут послужить своеобразным признаком движущихся в воде объектов. Движение одного из электродов в воде при другом неподвиж-

Дрейф

-Полный ход

13ч f/мин

Рис. 3.8. Эффект возникновения ЭДС на электродной установке, буксируемой за кормой судна в штилевых условиях Ладожского озера (а) и при переходе от дрейфа судна до режима на полном ходу (б).

ном (раздел 2.2) приводит к возбуждению между ними разности потенциалов, пропорциональной скорости потока [5, 85],

Отмечается, что ЭДС является величиной постоянной при неизменной скорости движения и уровень потенциала прямо пропорционален скорости, т, е. Au~V. Пример возникновения ЭДС дан на рис. 3.8, где зонд буксировался за кормой. От полной остановки до вновь начавшегося движения уровень сигнала изменился на 5 мВ. Результаты измерения электрических полей при использовании подвижных электродов различного типа в природных условиях приведены в [85]. Эти измерения производились в северной части пролива Бьеркезунд и в районах острова Зап. Березовый,

так как в данном районе отсутствуют блуждающие токи промышленного происхождения.

Следует отметить и колебания естественного электрического поля в момент грозы. Локальные потенциалы, коррелирующие с грозовыми разрядами, наблюдались при вертикальных зондированиях и съемках акваторий методом буксируемого зонда с длиной измерительных линий 10 и 20 м.

Факторы, обусловливающие магнитные поля в водной толще океана. Наличие вихревого поля в океане, где объем вихрей достигает 30-10 мс, диаметр 200-300 км и глубина распространения до 3-4 км [100], несомненно, влечет за собой возникновение сложных электромагнитных полей, систематическое изучение которых до настоящего времени не проводилось. Результаты исследований электрических полей в океане показали наличие аномального эффекта электрического поля на границах Гольфстрима, зарегистрированного, когда вихри еще не были известны. Эти результаты позволяют надеяться, что изучение электромагнитных параметров океанических вихрей принесет новую информацию о таком уникальном явлении, как вихревое поле водных масс океана, наряду с геологическими объектами (структурой дна). Воздействие биологического, атмосферного или ионосферного фактора обусловлено именно наличием в океане многометровой водной проводящей толщи, ее физико-химическими и гидродинамическими характеристиками.

Морская вода во всем макроскопическом объеме электрически нейтральна. Но движение огромных масс воды в магнитном поле Земли создает в ней ЭДС и электрические токи. Можно полагать, что эти токи индуцируют и вторичные магнитные поля, а огромные вихревые системы служат носителем и магнитных полей ( магнитные пятна [66]).

Действительно, такие локальные магнитные пятна, исходя из времени жизни подобных вихревых структур, могут существовать в океане от нескольких дней до нескольких лет.

По-видимому, электрические и магнитные явления в океане должны быть особенно значительными в области гидродинамических возмущений, переходных зон течений за счет активной гидродинамики [66].

Следует отметить, что скорость вращения воды в вихре очень высока. Она достигает нескольких метров в секунду в верхнем слое океана. Соответственно велика их кинетическая энергия. Знак вращения воды в поле фронтального вихря не меняется с глубиной. Продолжительность н<изни вихря - несколько лет [100]. Подобные синоптические вихри в океане -нестационарные вихреоб-разные возмущения поля океанских течений диаметром 300- 400 км - распространяются в глубину и даже до дна и перемещаются в океане с поступательной скоростью порядка нескольких см/с.

3.2. Электромагнитные явления в процессах массопереноса в почвах и растениях

Региональные и локальные естественные электрические токи.

Региональные электрические токи обусловлены вариациями магнитного поля Земли, ионосферы и крупными тектоническими нарушениями. Локальные электрические поля связаны с функционированием естественных гальванических элементов различной природы.

Различают фильтрационно-электрические локальные поля и контактные ЭДС водонасыщенных горных пород [104]. Первые образуются при фильтрации раствора в горных породах в связи с существованием дзета-потенциала на границе горная порода-электролит. Так, локальные фильтрационные поля возникают в связи с изменением во времени электрических полей за счет испарения влаги с поверхности земли, возникновении градиентов температуры и концентрации растворенных веществ.

Различные сейсмические процессы, механоэлектрические явления в породах сопровождаются генерацией значительных электрических полей. Электрические поля, распространяясь в породах и минеральных фазах, выходят на границу раздела Земля-атмосфера, оказывая определенное влияние на электромагнитное поле Земли.

Область действия локальных полей может захватывать объем пород от 10 до 100 м. Необходимо учитывать явления поляризации, т. е. накопления заряженных продуктов электрохимических реакций, приводящих к компенсации ЭДС гальванического элемента. Деполяризация осуществляется при движении грунтовых и термальных вод, а также за счет кислорода, попадающего из атмосферы.

Аномалии естественного поля определяются электрическими потенциалами, значимо отличающимися от фона. В ряде районов Бельгии и Норвегии, например, интенсивность таких полей достигает 600 мВ [104].

Химический состав природных вод, циркулирующих в верхних горизонтах земной коры, их динамический режим оказывают влияние на развитие электрохимических процессов.

Согласно [104], можно выделить несколько направлений изучения геологических и гидрохимических проявлений электрокинетических явлений:

- расшифровка условий образования минералов и горных пород,

- изучение миграции компонентов в гидротермальных растворах,

~ влияние электрокинетических потенциалов на электрические поля различной интенсивности.

Возникающие при фильтрации электрические и магнитные поля могут быть существенными в прибрежных зонах, на песчаных отмелях, как в морских, так и в речиых водах. В этих зонах дав-