Исследования малых тел солнечной системы

                       Учреждение  образования

«Средняя  общеобразовательная школа № 143

                             имени   М.О.  Ауэзова»

 

 

 

 

 

                   Реферат

                                     по астрономии

                                              на тему:

«Исследования    малых   тел солнечной   системы»

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                      

                                                                                              Выполнила:

                                                                                              Ученица 11 «Б»

                                                                                              Маленьких Ольга

 

                                               Минск,2012                                                                                                                                   

                                                                                                            Исследования планет и малых тел Солнечной системы.

 

     Обнаружение районов "вечной мерзлоты" на Марсе с очень высоким содержанием водяного льда

       Впервые получены данные о распространенности приповерхностной воды на Марсе, обнаружены огромные районы "вечной мерзлоты" на этой планете, выполнена оценка толщины зимнего покрова углекислоты в северном полушарии Марса.

 Эти результаты  получены на основе обработки данных измерений российского детектора нейтронов высоких энергий ХЕНД, созданного в Институте космических исследований. Приведенная карта потока над-тепловых нейтронов от Марса отображает огромные районы "вечной мерзлоты" на высоких широтах с содержанием свободного водяного льда около 35% по массе (синий цвет) и также области с высоким содержанием химически связанной воды около 5-10% по массе (зеленый цвет). Черные линии соответствуют рельефу поверхности Марса по данным аппарата "Марс Глобал Сервейор".

        Эксперимент ХЕНД проводится в настоящее время на борту американского космического аппарата "2001 Марс Одиссей" на орбите вокруг Марса. Сопутствующие данные эксперимента ХЕНД также дали возможность определить в 2002 году небесные координаты 18 новых астрономических источников гамма-всплесков..

  1.1. Венера.

1.1.1. Моделирование  теплового баланса нижней атмосферы.

      Проведена модернизация расчетной схемы теплового баланса в атмосфере Венеры с использованием модели формфактора спектральных линий в приближении далекого крыла. Построенная схема адекватно воспроизводит спектр теплового излучения на высотах более 30 км. Показано, что для расчета спектра вблизи поверхности планеты основную трудность представляет проблема нормировки лоренцевой компоненты поглощения в линии, когда вклад крыльев нельзя считать малым. Разработана параметризация формфактора линии для этого случая, однако ее верификация требует привлечения экспериментальных данных, полученных при давлениях более 100 атм.

1.1.2. Исследование  возможной роли аномальной конвекции"  в тепловом режиме нижней атмосферы  Венеры.

 Продолжена  разработка гипотезы, согласно которой  турбулентность может переносить  энергию, поглощаемую в облаках  Венеры в нижние слои атмосферы.  Этот механизм, по мысли автора, объясняет некоторые расхождения  в величинах солнечных и тепловых  притоков энергии (Изаков М.Н.). Однако он может работать лишь при выполнения некоторого особого условия: отсутствие нормальной конвекции в нижнем облачном слое, что не соответствует наблюдениям (Мороз В.И.). Вместе с тем такой механизм переноса может, в принципе, работать для обратной передачи тепловой энергии от нижнего облачного слоя (нагреваемого излучением снизу) в подоблачную атмосферу (Родин А.В.).

М.Н. Изаков, О турбулентных потоках тепла в атмосфере Венеры, Астрон. Вестник, 2002, т.36, №3, 275-286. В.И. Мороз и А.В. Родин, Сколько конвективных зон в атмосфере Венеры? Астрон. Вестник , 2002, т.36, №5

      1.1.3. Модель распределения температур средней атмосферы Венеры. Работа была стимулирована подготовкой новой международной (Коспаровской) модели атмосферы Венеры (VIRA-2). Проанализированы данные, полученные после 1985 года, когда был опубликован ныне действующий вариант VIRA. Построена модель средней атмосферы Венеры, зависящая от времени суток (солнечной долготы) и широты, основанная на данных ИК Фурье спектрометрии Венеры 15. Получены температурные поля в координатах высота -широта в зависимости от местного времени (солнечной долготы) и высота - солнечная долгота (местное время) для широтных интервалов, принятых в модели VIRA. Суточные вариации температуры на разных уровнях в атмосфере описываются суперпозицией приливных, солнечно-связанных волн с периодом 1, ?, 1/3, ? суток. Получено распределение амплитуд гармоник в зависимости от широты и высоты в средней атмосфере. Важность проблемы исследования распределения солнечно-связанных волн в средней атмосфере Венеры обусловлена тем, что энергия диссипации термических приливов, вероятно, поддерживает суперротацию. Термический прилив в средней атмосфере Венеры генерируются эффективно благодаря тому, что 50% всей солнечной энергии, поглощенной Венерой, поглощается в средней атмосфере в узком слое 58-70 км.

      1.1.4.Повторная обработка результатов масс-спетрометрических измерений на аппаратах "Венера-11-12-13-14" и их анализ.

 Обращение  к данным прежних миссий с  целью их нового, более глубокого  анализа, является естественным  в нынешних условиях , в отсутствии новых миссий и, следовательно, нового экспериментального материала. Необходимость полной обработки полученных уникальных данных связана с тем, что опубликованные и имеющиеся результаты являются предварительными, а подобные измерения не проводились на Венере более 15 лет. Для решения задачи проводится повторная обработка результатов измерений с использованием новых методов и компьютерных программ обработки и анализа масс-спектров.. В проекте предусматривается получение новых данных по тяжелым инертным газам - криптону и ксенону, обилие и изотопный состав которых определены крайне не точно, как на "Пионер-Венус", так и на "Венерах" ( разброс данных составляет более порядка), а так же по аргону 36. Это связано с тем, что концентрации неона, криптона, и ксенона оцениваются, и прежде всего в измерениях на "Пионер-Венус", посредством сравнения с величиной масс-пика аргона 36.

 Применение  предлагаемых методов обработки  и анализа масс-спектрометрической  информации позволяет исключить  влияние "врезок" служебной  информации в информацию прибора  и использовать значительную  часть масс-спектров, более 50 %, которые  в предыдущих обработках не  использовались и провести суммирование всех масс-спектров с целью повышения соотношения сигнал / шум. - Проведена доработка моделей и отладка компьютерных программ, предназначенных для обработки информации и суммирования масс-спектров, составлен предварительный каталог масс-спектров по "Венерам"-13 и 14. -Проведена подготовка калибровок аналагов приборов, оставшихся в лаборатории, на газовой смеси, близкой по составу к атмосфере Венеры и использование результатов в процессе обработки информации.

 Руководитель: Кочнев В.А., участники Гречнев К.В., Шульчишин Ю.А. Е-mail-koch@mx.iki.rssi.ru

     1.2. Марс

1.2.1. Новый  анализ данных КА"Викинг-1,2" по водяному пару.

 Проведен  повторный анализ данных эксперимента MAWD миссии "Викинг" по измерению  количества водяного пара в  атмосфере Марса с целью устранения  противоречий ранее опубликованных  результатов этого эксперимента  с последующими наблюдениями (напр. КА "МГС") и численными моделями. Показано, что вблизи перигелия,  когда количество пыли в атмосфере  Марса максимально, спектры MAWD могли быть сильно искажены  влиянием рассеяния на аэрозоле. Разработанная методика восстановления  водяного пара с учетом рассеяния  на пыли позволила получить значения, согласующиеся с другими экспериментами и устранить указанное противоречие.

 А.А. Федорова fedorova@irn.iki.rssi.ru

 Fedorova А.А. , I. Baklanova, A.V. Rodin, А.В. Родин "Mars atmospheric water vapor in the Southern hemishere: MAWD revisited" представлена в печать в журнал Advances of Space Research

    1.2.2. Микрофизика облаков в планетных атмосферах.

 А.В. Родин. "О моментном методе численного  моделирования микрофизики облаков  в разреженных турбулентных атмосферах. Ч. I: конденсация и перемешивание"  опубликована в "Астрономическом  вестнике", 2002, т.36, №2, с. 110-120. А.В.Родин "О моментном методе численного моделирования микрофизики облаков в разреженных турбулентных атмосферах. Ч. II: стохастическая коагуляция" принята к печати журналом "Астрономический вестник" .

     1.2.3. Mоделирование общей циркуляции атмосферы и гидрологического цикла Марса. Климат Марса.

      Продолжены работы по моделированию общей циркуляции атмосферы и гидрологического цикла Марса. Обнаружены крупномасштабные, устойчивые волновые структуры, имеющие форму синхронизованных планетарных волн, возбуждаемых в противоположных струйных течениях - соответственно волн Россби в среднеширотном западном и волн Кельвина в экваториальном восточном течении. Источником энергии этих волн является, по-видимому, неустойчивость Кельвина-Гельмгольца. Условие синхронизации волн различной природы накладывают жесткие ограничения на их спектр, таким образом, что их зональные волновые числа и фазовые скорости зависят от интенсивности и широтной структуры струйных течений, которые в свою очередь определяются сезоном. В результате волны Россби-Кельвина испытывают сезонно детерминированные перестройки в течение марсианского года (всего около 10), сопровождаемые значительным выделением энергии и рождением короткоживущих транзиентных волн. Периодичность и волновая структура транзиентов подтверждается наблюдениями. Их появление совпадает с крупномасштабными изменениями климата Марса, такими как возникновение и распад тропической облачности и зарождение глобальных пылевых бурь.

Rodin V.A., M.Richadrson, J. Wilson, "Water ice clouds in the Martian atmosphere: General Circulation Model experiments with a simple cloud scheme", Journal of Geophysical Research, 2002

   1.2.4. Исследование достоверности интерпретации поляриметрических наблюдений Марса, выполненных в периоды высокой прозрачности его атмосферы.

 Это исследование  показало высокую чувствительность  результатов не только к характеристикам  пылевого аэрозоля, но и к свойствам  подстилающей поверхности и к  присутствию ледяных облаков.С помощью моделирования рассеяния, учитывающего несферическую форму частиц марсианского пылевого аэрозоля, исследовано влияние различных факторов на результаты интерпретации поляриметрических наблюдений Марса. Расчеты подтвердили, что существенную неопределенность в результаты интерпретации имеющихся поляриметрических данных может внести рассеяние на частицах ледяных облаков. Кроме того, присутствие в верхнем слое атмосферы мелких частиц, как ледяных, так и силикатных, может в значительной степени маскировать слой более крупных частиц внизу. Исследование влияния формы аэрозольных частиц на фазовую кривую поляризации Марса показало, что интересную инфор-мацию о свойствах пылевого аэрозоля можно получить при наблюдениях на малых углах фазы.

 К.ф.-м.н.  Е.В. Петрова, epetrova@iki.rssi.ru

 Aerosols in the Martian atmosphere: what kind of new polarimetric observations can be useful // 36й Микросимпозиум по Сравнительной планетологии

 Москва Институт Геохимии и Аналитической Химии им. В. И. Вернадского 14-16 Октября 2002 года. Ж.М.Длугач, Е.В. Петрова Поляриметрия Марса в периоды высокой прозрачности атмосферы: насколько достоверны оценки оптических свойств аэрозоля? //Астрономический вестник, принято к публ.

 Ж.М.Длугач, О.И. Кораблев, А.В. Мороженко, В.И. Мороз, Е.В. Петрова, А.В. Родин Физические характеристики пыли в атмосфере марса: анализ противоречий и возможные пути их разрешения // Астрономический вестник, принято к публ.

     1.2.5. Исследования магнитного поля Марса по данным космического аппарата МГС.

1.2.5.1. Наблюдения  широтной зависимости положения  границы магнитного барьера у  планеты Марс.

 По данным  измерений Магнетометра/Рефлектометра  на аппарате Марс-Глобал-Сервейор показано, что граница магнитного барьера на Марсе в среднем выше в Южном полушарии планеты, чем в Северном полушарии. В Северном полушарии она не изменяется с изменением широты, в то время как в Южном полушарии ее высота растет с ростом широты. В южном полушарии также наблюдается значительная изменчивость высоты границы в области долгот от 900 до 2700. Причиной подобного поведения границы магнитного барьера могут быть локальные отклонения потока солнечного ветра магнитными аномалиями, сосредоточенными в Южном полушарии.

    1.2.5.2. Эффективное глобальное поле.

 По данным  американского аппарата Марс-Глобал Сурвеор было показано, что локальные интенсивные и неоднородные намагниченные области коры Марса генерируют эффективное глобальное магнитное поле, которое приводит к тому, что магнитосфера Марса имеет большие линейные размеры в области терминатора, чем немагнитная планета. Детальная структура марсианской ионосферы определяется совокупным действием этого глобального магнитного поля планеты и полем, индуцированным воздействием солнечного ветра. Оба эти поля имеют горизонтальное протяжение, и поэтому шкала высот профилей электронной концентрации, полученных по данным наблюдения радиозатмения на Марсе, имеет низкие и постоянные значения, независящие от зенитного угла, в противоположность немагнитной планете Венере. Во многих локальных районах планеты, в особенности в Южном полушарии, может происходить пересоединение межпланетного магнитного поля с полем магнитных аномалий. В результате этого солнечный ветер и энергичные частицы высыпаются в глубокие слои нейтральной атмосферы и греют её. Это происходит не только в областях типа "каспов", где встречаются положительные и отрицательные магнитные аномалии, но и в обширных гало, простирающихся на несколько сот километров вокруг подобных областей.