海流感应电场空间分布特性研究∗
2021-01-19张安明姜楷娜蒋大海焦达文
舰船电子工程 2020年12期
张安明 姜楷娜 崔 培 蒋大海 赵 哲 焦达文
(1.海军驻大连地区第一军事代表室 大连 116021)(2.大连测控技术研究所 大连 116013)
1 引言
海流一般分为三种[1]:由海水密度不同产生的海水运动为梯度流;由于海风作用使海水产生运动的风海流;由于长波运动产生的海流,包括潮汐、内波、假潮、海啸等产生的海水运动为长波潮流。由于涨潮、落潮、海面风以及地域结构的影响,海流在水面至海底的空间范围内表现出不同的流速和流向,如表层流、底层流、高潮和低潮时流速接近于0以及涨潮和落潮过程中不同水层流速和流向不断变换等[2~8]。
海水为良导体,海流在地磁场中切割磁力线时会产生感应电场。由于在水下不同水层处海流感应电场幅值差异明显,这将成为海洋油气电磁勘探以及水下电磁探测等需要考虑的主要干扰源。
2 基础理论
海水在地磁场中流动会感应出电磁场,既有水平分量也有垂直分量。感应电场的垂直分量与海水流速和地磁场的水平分量成正比;感应电场的水平分量与海水流速和地磁场的垂直分量成正比[9~10]。
假设海水在水平面上流动,取海水流动的方向为y轴方向,z轴垂直向下。地磁场的磁感应强度矢量在3个坐标轴上的投影为Bx、By、Bz。根据洛伦兹力公式,海水中的正离子在地磁场中运动,受到洛伦兹力作用:
由地磁场Bx分量所引起的洛伦兹力沿z轴的反方向指向海面,感应电势沿水深的分布是由电场垂直分量引起,可以得到:

