Инфразвуковые группы

ИНФРАЗВУКОВАЯ ГРУППА - система из нескольких (не менее 3) разнесенных на местности на расстояния от сотен метров до нескольких километров низкочастотных микрофонов или микробарографов (далее - датчиков).

Конфигурации (расположения датчиков) инфразвуковых групп могут быть самыми разнообразными. Конфигурации некоторых из них, приведенные к общему масштабу, показаны на рисунке ниже.

В случае, когда на группу падает плоская инфразвуковая волна, записи на всех ее каналах когерентны, т.е., почти одинаковы, только сдвинуты друг относительно друга, как показано на рисунке ниже.

Записи инфразвукового сигнала группой, состоящей из трех микрофонов. Записи всех микрофонов похожи, но сдвинуты по времени. По этим сдвигам (один и тот же импульс помечен чертой на записи каждого микрофона оператором вручную) определен азимут прихода сигнала (красная линия на карте-врезке).

Датчики инфразвуковой группы, как правило, расположены на плоском участке поверхности Земли, а звуковая волна падает сверху, под некоторым углом к дневной поверхности:

В этом случае разница времен приходов волны на разные датчики меньше, чем если бы волна пришла с того же азимута, но строго горизонтально. Для наблюдателя, который не знает, что волна подходит сверху, эта разница времен соответствует волне, которая которая распространяется горизонтально с того же направления, но с большей скоростью, равной V_{кажущаяся}=V_звука/cos(β) (здесь V_звука - скорость звука непосредственно в окрестности датчиков). Эту скорость называют "кажущейся скоростью".

По сдвигам времен приходов сигнала на разные датчики можно рассчитать азимут прихода сигнала α и кажущуюся скорость, а по кажущейся скорости, зная скорость звука у поверхности, определить угол подхода волны β.

Датчики инфразвуковых групп (микробарографы) чувствительны к ветровым помехам. Поэтому в большинстве случаев вокруг каждого датчика устанавливается пространственный фильтр, подавляющий ветровые помехи. Разработано огромное количество конструкций таковых фильтров. Пространственные веерные фильтры, состоящие из тонких трубочек призваны интегрировать ветровые помехи по площади и, тем самым, подавлять их. Примеры конструкций веерных фильтров показаны на рисунке ниже.

Примеры конструкций веерных фильтров. Взято из презентации Douglas R. Christie, The Australian National University, Canberra

Используются различные виды экранов, закрывающих датчики и оград, снижающих турбулентность. На рисунках ниже показаны примеры таких фильтров. Рисунки взяты из презентации Douglas R. Christie.

В Северной Европе регистрацией инфразвуковых сигналов занимаются NORSAR (Норвегия), Шведский институт космической физики и Кольский филиал ФИЦ ЕГС РАН. Карта инфразвуковых групп этих организаций показана на рисунке ниже.

Кольский филиал ФИЦ ЕГС РАН обслуживает инфразвуковую группу AP0 (Апатиты) на Кольском полуострове и две группы на архипелаге Шпицберген - Баренцбург и Пирамида.

Кроме того, КоФ ФИЦ ЕГС РАН располагает несколькими мобильными инфразвуковыми группами, используемыми, в основном, в работах по поиску падающих фрагментов ракет.

NORSAR (Норвегия) принадлежат инфразвуковые группы ARCES и NRS (временные экспериментальные установки), а также группа IS37 (Bardufoss), включенная в систему международного мониторинга соблюдения Договора о всеобщем запрещении ядерных испытаний IMS.

Шведский институт космической физики обслуживает сеть малоапертурных инфразвуковых групп, расположенных в Швеции и Финляндии.