Программы Президиума РАН 22 Фундаментальные исследования и освоение Солнечной системы Научное направление 5 АТМОСФЕРЫ И КЛИМАТ ПЛАНЕТ Координаторы: О.И. Кораблев, В.И. Шематович 5.1 Формирование и эволюция планетных атмосфер 1 проект 5.2 Химический и изотопный состав 4 +1 (Сиб.отд.) проект 5.3 Тепловой режим, динамика и климат 7 +1 (Сиб.отд.) проект 5.4 Атмосферные аэрозоли (4) 5.5 Взаимодействие атмосферы и литосферы (1) 5.6 Верхние атмосферы планет 1 проект

5.1 Формирование и эволюция планетных атмосфер Толстихин И.Н. ГИ КНЦ: Дегазация Земли, формирование и эволюция атмосферы и взаимодействие атмосферы и мантии Земли (также 5.5)

Оценка возраста атмосферы и потоков газов из мантии и коры Земли в атмосферу и из атмосферы в мантию Земли (используя данные 244 Pu – 238 U – 129 I – Xe Pu,U,I изотопной системы) И.Н. Толстихин КНЦ Деление 244Pu ( 244 = 82 млн лет) и 238U ( 238 = 4.5 млн лет) в прото - веществе Земли приводит к отношению Xe(Pu) / Xe(U) = 28, - при полной сохранности Хе (за время равное возрасту Солнечной системы, 4570 млн лет). Отношение нелетучих, литофильных, радиоактивных 244 Pu и 238 U в прото- веществе Земли

Наблюдаемые в мантии Земли отношения Xe(Pu) / Xe(U) 0.3 в ~ 100 (!) раз меньшие рассчитанных в предположении сохранности ксенона, что позволяет оценить темп ранней дегазации мантии, приведшей к преимущественной потере Xe(Pu). Наблюдаемые отношения Xe(Pu) / Xe(U) в породах и газах мантии Земли. Отношения близки к линии смешения Хе (U) и атмосферного Хе, что особенно хорошо иллюстрируется наиболее точными анализами (врезка) Угол наклона линии регрессии, 1.21, соответствует выходу 136Xe(U). В мантии Земли наблюдается преимущемтвенно Xe(U).

5.2 Химический и изотопный состав Беляев Д.А. ИКИ: Исследование распределения малых составляющих мезосферы Венеры Вигасин А.А. ИФА: Исследование химического состава и радиационных свойств планетных атмосфер Павлов А.К. ФТИ: Влияние космических лучей и межпланетной пыли на химию атмосфер и климат Земли и Марса Федорова А.А. ИКИ: Исследование водяного и пылевого циклов Марса по данным наблюдений Марс-Экспресс (также 5.4) Перевалов В.И. ИОА СО: Создание банков спектроскопической информации для приложений в области исследования химического состава атмосфер и климата планет (сибирское отделение)

Исследование распределения малых составляющих мезосферы Венеры руководитель Беляев Д.А. (ИКИ РАН) Формулировка задачи: Исследование химических и физических процессов в мезосфере Венеры по измерениям распределения малых газовых составляющих, играющих ключевую роль в фотохимии и формирование облачного слоя, состоящего из серной кислоты. Исследуемые газы: SO, SO 2, H 2 O, HCl, O 3. Мезосфера Венеры: слой над облаками Состояние дел: 1.Вертикальное распределение SO и SO 2 : открытие двух слоев поглощения SO 2 ( км и км) (Belyaev et al., 2011). ??? Каков механизм формирования верхнего слоя SO 2 и SO ??? ??? Широтные и годовые вариации содержания SO 2 и SO ??? 2.Вертикальное распределение H 2 O ( км) (Fedorova et al., 2008). ??? Новые данные для изучения соотношения H 2 O/HDO ??? ??? Какова корреляция между поглощениями H 2 O и SO 2 ???

Исследование распределения малых составляющих мезосферы Венеры (продолжение) 3.Вертикальное распределение HCl ( км) (Vandaele et al., 2008). ??? Широтные и годовые вариации содержания HCl ??? 4.Открытие озона на Венере (слой км) (Montmessin et al., 2011). ??? Широтные и годовые вариации содержания О 3 ??? ??? Какова корреляция между поглощениями О 3 и HCl и эмиссией ОН ??? Ожидаемые в конце 2012 года научные результаты: решение вопросов 1, 2, 3. Предлагаемые методы и подходы: Обработка и интерпретация данных измерений приборов SPICAV и SOIR с борта космического орбитального аппарата «Венера-Экспресс». SPICAV: нм (SO 2, SO, O 3 ), SOIR: 4 мкм (SO 2 ), 2.56 мкм (H 2 O), 3.6 мкм (HCl). Список публикаций научного коллектива по теме: Belyaev D.A. et al., Vertical profiling of SO 2 and SO above Venus' clouds by SPICAV/SOIR solar occultations. // Icarus. Marcq E. et al., An investigation of the SO 2 content of the venusian mesosphere using SPICAV-UV in nadir mode. // Icarus. Montmessin F. et al., A layer of ozone detected in the nightside upper atmosphere of Venus. // Icarus. Fedorova A.A. et al., HDO and H 2 O vertical distributions and isotopic ratio in the Venus mesosphere by SOIR spectrometer on board Venus Express. // Journal of Geophysical Research. Zhang X. et al., Sulfur chemistry in the middle atmosphere of Venus. // Icarus.

Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН Рук. проекта: А.А. Вигасин Название и цель проекта: Теоретическое моделирование индуцированных и континуальных спектров молекулярных пар и ван-дер- ваальсовской ассоциации молекул в атмосфере. Задачи 1-го года: К вантово-химический расчет ab initio поверхностей потенциальной энергии и наведенного дипольного момента, а так же температурной зависимости интенсивности столкновительно-индуцированного поглощения в системах H 2 -N 2 и H 2 O-CO 2.

Пример расчета ab initio температурной зависимости интегральной интенсивности фундаментальной полосы поглощения N 2, индуцированной при столкновениях с H 2 Далее планируется исследовать: 1.Основные и обертонные полосы N 2, H 2 и D 2 в системе азот-водород. 2.Полносимметричные колебания СО 2, индуцированные Н 2 О. 3.Континуальное поглощение в смеси СО 2 -Н 2 О. 4.ИК-спектры малых кластеров (СО 2 ) n и (СО 2 ) n (H 2 O) m.

Влияние космических лучей и межпланетной пыли на химию атмосфер и климат Земли и Марса. ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН рук. Павлов А.К. Основная цель проекта: изучение вариаций содержания малых компонент в атмосферах Земли и Марса, вызываемых изменениями во времени потоков галактических космических лучей (ГКЛ), солнечных космических лучей (СКЛ), аномальной компоненты космических лучей (АК КЛ), релятивистстских электронов и вариациями потока аккрецируемой в атмосферу космической пыли. Планируется также изучать воздействие таких вариаций на большой временной шкале на климат Земли и Марса. Конкретные процессы, которые планируется исследовать: 1. Воздействие на состав атмосфер и климат мощных солнечных вспышек с учетом вклада всех составляющих СКЛ (протоны, тяжелые ионы, электроны) и ионизирующего излучения. Моделирование будет проводиться для различных величин магнитного поля Земли в соответствии с имеющимися данными по его вариациям в прошлом и эволюции плотности атмосферы Марса на шкале от 10 5 до 10 9 лет. 2. Атмосферные и климатические эффекты, вызванные вариациями потоков всех типов КЛ во время глобальных депрессий солнечной активности типа Маундеровского минимума и столкновений Солнечной Системы с плотными межзвездными облаками. 3. Воздействие вариаций потоков аккрецируемой космической пыли на земную атмосферу и климат.

Методы: 1.Расчет ионизации атмосфер космическими лучами в диапазоне энергий 100 эВ ГэВ для произвольного состава атмосферы с помощью численного кода GEANT4 (ЦЕРН) 2. Расчет изменений состава атмосфер с использованием одномерных и трехмерных фотохимических моделей (фотохимические коды MOZART). 3. Расчеты поведения аэрозолей в верхней атмосфере c помощью микрофизической аэрозольной модели CARMA 4. Расчет воздействий на климат с помощью трехмерных климатических кодов CAM3 и WACCM Ожидаемые в конце 2012 года научные результаты: 1. Получение 3D картины ионизации в атмосферах Земли и Марса для различных типов вариаций КЛ. 2. Расчет возможных изменений состава их атмосфер за счет ионизации КЛ.

Исследование водяного и пылевого циклов Марса по данным наблюдений Марс-Экспресс Рук. проекта : Федорова А.А.(ИКИ РАН) Основная цель проекта: Исследование пространственных и вертикальных вариаций водяного пара и аэрозолей в атмосфере Марса по данным наблюдений Марс- Экспресс, поиск закономерностей его сезонных и межгодовых вариаций. Экспериментальные данные о временных и пространственных вариациях водяного пара, его вертикальном распределении, а также наблюдения распределения аэрозолей в атмосфере, помогают ответить на вопросы об источниках и стоках воды на поверхности и в атмосфере планеты, о механизмах обмена между сезонными полярными шапками, о природе межполушарной асимметрии глобальных запасов воды, а также о возможных долговременных изменениях климата Марса (Montmessin et al., 2004; Pankine et al., 2010).

Методы и подходы: обработка и интерпретация данных эксперимента СПИКАМ на КА Mars-Express (1-1.7 мкм, разрешение 3.5 см -1 ) в полосе 1.38 мкм (H2O) с учетом многократного рассеяния. В режиме солнечных затмений вертикальные профили H2O и аэрозоля (10 каналов от 1 до 1.7 мкм, размеры частиц и численная плотность) -Несколько миллионов надирных спектров, записанных в период с 2004 по 2012 год. Использование уже разработанных алгоритмов для восстановления водяного пара по полосе 1.38 мкм с учетом многократного рассеяния -MY28, MY 29 весна северного полушария, найдено перенасыщение водяного пара на высотах км. -Сейчас около 1000 наблюдений солнечных затмений для 4 марсианских лет. Ожидаемые в конце 2012 года научные результаты: сезонные вариации аэрозолей в атмосфере Марса в диапазонах высот км и определение микрофизических свойств аэрозольных частиц (размеры частиц и численные плотности); продолжение исследования вертикального распределения водяного пара для понимания микрофизических процессов в облаках по данным эксперимента СПИКАМ-ИК. Вертикальные профили H2O летом в южном полушарии, а также во время пылевой бури 28 года (MY28). поиск межгодовых вариаций водяного пара по сезонным картам распределения водяного пара за 4 марсианских года, полученным по данным СПИКАМ при моделировании переноса излучения с учетом многократного рассеяния в атмосфере.

Создание банков спектроскопической информации для приложений в области исследования химического состава атмосфер и климата планет Перевалов В.И. ИОА (Сибирское отделение РАН) Конкретная фундаментальная задача (задачи) в рамках проблемы, на решение которой направлен проект: Химический и изотопный состав Предлагаемые методы и подходы: Проект направлен на создание банков спектроскопической информации для поддержки исследований химического и изотопного состава атмосфер планет Солнечной системы. Банки параметров спектральных линий будут основаны на экспериментальной информации, полученной в ИОА СО РАН на Фурье спектрометре «Брукер» IFS-125HR, сопряженном с многоходовой газовой кюветой с базой 30 метров, и на лазерных оптико-акустических спектрометрах. Однако основной массив спектроскопической информации будет получен в результате теоретического моделирования параметров спектральных линий в рамках метода эффективных операторов и в рамках вариационного подхода с использованием ab initio рассчитанных поверхностей потенциальной энергии и дипольного момента. Теоретическое моделирование будет опираться на результаты уже проведенных и планируемых экспериментальных исследований.

Ожидаемые в конце 2012 года научные результаты: 1. Будет получен список параметров спектральных линий (центр, интенсивность и коэффициент самоуширения) для молекулы углекислого газа в диапазоне очень слабого поглощения см-1 на основе проведенных измерений на Фурье спектрометре «Брукер» IFS-125HR, сопряженным с многоходовой газовой кюветой с базой 30 метров, и последующего теоретического моделирования. 2. Будет уточнен список параметров спектральных линий молекулы метана GOSAT в диапазоне волновых чисел см Будет создан список параметров спектральных линий изотопа метана СН3D в диапазоне волновых чисел см-1 на основе проведенных в Реймском университете измерений на Фурье спектрометре «Брукер» IFS-125HR, сопряженном с многоходовой газовой кюветой с базой 50 метров, и последующего теоретического моделирования. 4. На основе экспериментальных данных и теоретического моделирования будет создан список параметров спектральных линий дейтерированных изотопомеров молекулы воды HDxO (x=16, 17, 18) в диапазоне волновых чисел см-1.

5.3 Тепловой режим, динамика и климат Засова Л.В. ИКИ: Атмосфера и климат планеты Венера Губенко В.Н. ФИРЭ: Идентификация и исследование волновых процессов в атмосферах планет земной группы по радиозатменным данным Мингалев И.В. ПГИ: Исследование роли динамических и радиационных процессов в формировании общей циркуляции атмосфер Венеры и Титана Чхетиани О.Г. ИФА: Исследование динамики и радиационных свойств планетных атмосфер Мареев Е.А. ИПФ: Электрическое динамо в атмосферах планет Солнечной системы (также 5.4) Петросян А.С. ИКИ: Исследование мезомасштабной динамики и связанного с ней аэрозольного цикла в атмосфере Марса (также 5.4) Родин А.В. МФТИ: Исследование динамических и кинетических процессов различных масштабов в климатической системе Марса (также 5.4) Макогон ИОА СО: влияние поглощения УФ-излучения атмосферным водяным паром на радиационный баланс планет

Атмосфера и климат планеты Венера Рук. Л.В.Засова (ИКИ РАН) Цель работы: Исследование строения, состава и динамики атмосферы Венеры по данным спектрометрии на КА «Венера- Экспресс»: -получение трехмерных полей температуры и плотности облаков; - картирование и мониторинг нетеплового излучения кислорода и других эмиссий в верхней мезосфере; - измерение содержания малых газовых составляющих; - восстановление трехмерных полей скорости ветра путем трассировки деталей облаков, малых составляющих атмосферы на различных высотах и нетепловых эмиссий

Ожидаемые в конце 2012 года результаты 1. По данным VIRTIS-H будут получены содержание водяного пара и высота верхней границы облаков в северном полушарии Венеры, в дополнение к имеющимся измерениям в южном полушарии. 2.Будут построены карты распределения температуры на высотах км по данным VIRTIS –M и –Н, проведен анализ вариаций температуры на этих высотах 3. Будут получены поля скоростей ветра на разных высотах: по данным мониторинга движения облаков VMC и VIRTIS – M и областей свечения молекулярного кислорода (VIRTIS-M) 4. Будет детально проработана корреляция интенсивности свечения О 2 со скоростью ветра и температурой, исследованы особенности циркуляции атмосферы Венеры на высотах км Карта глобального распределения ночного свечения О мкм, полученная по 718 орбитам VIRTIS-M

Программа 22 Президиума РАН «Фундаментальные исследования и освоение Солнечной системы» (направление «Атмосферы и климат планет»). Название проекта: «Идентификация и исследование волновых процессов в атмосферах планет земной группы по радиозатменным данным» (рук. Губенко В.Н. – ФИРЭ им. В.А. Котельникова РАН) Цели проекта: экспериментальное исследование свойств и характеристик волновых процессов в атмосферах планет земной группы по температурным данным в измерениях радиозатменных миссий CHAMP, COSMIC, GRACE, METOP (Земля), ВЕНЕРА 15 и 16, MAGELLAN (Венера) и MARS GLOBAL SURVEYOR (Марс): a)идентификация волновых событий и реконструкция параметров внутренних гравитационных волн (ВГВ) в планетарных атмосферах на основе анализа радиозатменных восстановлений вертикальных профилей температуры с целью изучения волновой активности и определения характеристик ВГВ в глобальном масштабе; b) сравнительный планетологический анализ активности ВГВ в атмосферах Земли, Венеры и Марса с целью выяснения роли волновых процессов в формировании теплового режима, динамики и климата.

Задачи 1-го года и ожидаемые в конце 2012 года научные результаты По данным обработки и анализа радиозатменных измерений GPS COSMIC в атмосфере Земли за период с 2006 по 2009 г.: 1. Будут идентифицированы волновые события и реконструированы характеристики ВГВ в полярных районах атмосферы Арктики и Антарктики на широтах >60 о ; 2. Будут определены географические и сезонные распределения потенциальной энергии (индикатор волновой активности) и, на основе полученных распределений, будет проведен сравнительный анализ глобальной морфологии волновой активности и влияющих на нее факторов в полярной атмосфере Арктики и Антарктики. По данным обработки и анализа профилей температуры, восстановленных из радиозатменных измерений MARS GLOBAL SURVEYOR в атмосфере Марса, будут идентифицированы волновые события и реконструированы характеристики ВГВ, а также будет проведено исследование волновой активности и влияющих на нее факторов в атмосфере планеты. По научным результатам, ожидаемым в конце 2012 г., предполагается направление в печать 2 статьи.

Инициативный проект ИССЛЕДОВАНИЕ РОЛИ ДИНАМИЧЕСКИХ И РАДИАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В ФОРМИРОВАНИИ ОБЩЕЙ ЦИРКУЛЯЦИИ АТМОСФЕР ВЕНЕРЫ И ТИТАНА Руководитель проекта Мингалев И.В. (ПГИ) ЦЕЛИ ПРОЕКТА Исследование роли динамических и радиационных процессов в формировании режима общей циркуляции атмосфер Венеры и Титана. Исследование механизмов возбуждения и поддержания зональной суперротации. Конкретные задачи, на решение которой направлен проект: 1)исследование общей циркуляции атмосферы Венеры от поверхности до высот км и ее зависимости от параметров радиационного нагрева атмосферы; 2)исследование общей циркуляции атмосферы Титана на высотах ниже 500 км и ее зависимости от параметров радиационного нагрева атмосферы; 3)разработка современных блоков переноса излучения и динамики аэрозолей для моделей общей циркуляции атмосфер Венеры и Титана.

Ожидаемые в конце 2012 года научные результаты. 1.Детальное исследование общей циркуляции атмосферы Венеры и динамики полярных вихрей с помощью негидростатической модели общей циркуляции атмосферы; 2.исследование общей циркуляции атмосферы Титана ниже высоты 500 км с помощью негидростатической модели общей циркуляции атмосферы; 3.интерпретация имеющихся данных наблюдений о динамике атмосфер Венеры и Титана; Имеющийся научный задел: Нашей группой совместно с А.В.Родиным ( ИКИ РАН, МФТИ) были созданы модели общей циркуляции атмосфер Венеры и Титана, основанные на численном решении полной системы уравнений движения вязкого сжимаемого газа на регулярных и нерегулярных пространственных сетках. Программные реализации этих моделей позволяют проводить расчеты на многопроцессорных компьютерах и на графических ускорителях компании NVIDIA. Эти модели позволили впервые в мире получить при моделировании ряд важных особенностей циркуляции атмосферы Венеры.

Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН Рук. проекта: О.Г. Чхетиани Исследование динамики и радиационных свойств планетных атмосфер Название и цель проекта: Исследование процессов выноса пустынного аэрозоля с поверхности Марса и дальнейшего его транспорта в марсианской атмосфере. Задачи 1-го года: Оценка термических и динамических параметров движения в тонком вязко-термическом слое воздуха вблизи песчаной марсианской поверхности с учетом радиационных притоков тепла и процессов теплопередачи в слое почвы и воздуха.

Ожидаемые результаты: Будет определена величина падения температуры в приповерхностном слое вблизи нагретой поверхности и скорости выноса аэрозоля в зависимости от термических и иных свойств подстилающей поверхности и метеорологических (климатических) условий в марсианской атмосфере. Будет проведена оценка влияние прямого нагрева солнечной радиацией поднятой пыли на динамику интенсивных вертикальных вихрей. Будет проведена модельная оценка потока пыли переносимого марсианскими пыльными вихрями в зависимости от значения параметра Монина-Обухова.

Электрическое динамо в атмосферах планет Солнечной системы. Рук. проекта : Мареев Е.А. Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород Проект направлен на исследование фундаментальной проблемы генерации квазистатического электрического поля в атмосферах планет Солнечной системы (электрического динамо) и выявление связи электрических явлений с особенностями радиационного режима, общей циркуляции и гидрологического цикла планет. Основными целями проекта являются: - изучение особенностей реализации электрического динамо в атмосферах различных планет; - установление критериев формирования глобальных атмосферных электрических цепей планет и сравнительный анализ особенностей глобальных атмосферных электрических цепей планет Земной группы, планет-гигантов и их спутников; - изучение роли различных генераторов глобальных атмосферных электрических цепей планет: электричество облаков и молнии (Венера, планеты-гиганты), трибоэлектричество (Марс); - выявление связи электрических явлений с особенностями общей циркуляции и гидрологического цикла планет; - изучение перспектив дистанционной диагностики электрических явлений в атмосферах планет; - изучение возможностей лабораторного моделирования разрядов в атмосферах различных планет.

Ожидаемые результаты 2012 г. Будут установлены критерии формирования глобальных атмосферных электрических цепей планет; Будет проведен сравнительный анализ особенностей глобальных атмосферных электрических цепей планет Земной группы и планет- гигантов; Будет разработана модель основных генераторов глобальных атмосферных электрических цепей планет: электричество облаков и молнии (Венера, планеты-гиганты), трибоэлектричество (Марс); Будет начато исследование связи электрических явлений с особенностями общей циркуляции и гидрологического цикла планет; Будут выполнены оценки возможностей лабораторного моделирования разрядов в атмосферах различных планет. Будет начата разработка теории, позволяющей оценивать энергию молниевой вспышки в атмосферах различных планет.

Фундаментальная научная проблема, на решение которой направлен проект: Исследование мезомасштабной динамики и связанного с ней аэрозольного цикла в атмосфере Марса. Рук. проекта : Петросян А.С. (ИКИ РАН) Конкретная фундаментальная задача (задачи) в рамках проблемы, на решение которой направлен проект: Разработать упрощенную мезомасштабную модель атмосферных течений в нижней тропосфере Марса, учитывающую топографические особенности планеты и перенос аэрозолей. Исследовать течения ветра вблизи поверхности в зависимости от топографических особенностей на масштабах 10 – 100 км, уделив специальное внимание изучению на этих масштабах скорости трения, ответственной за подъем пыли. Изучение влияния мезомасштабных течений, вынуждаемых топографией, на перенос аэрозольных частиц в тропосфере марса, в частности, на необъясненный до сих пор перенос в вертикальном направлении.

Ожидаемые в конце 2012 года научные результаты: Будут получены уравнения для описания мезомасштабной динамики в атмосфере Марса в приближении мелкой воды с учетом крупномасштабной сжимаемости, сложной топографии и вращения. Будут разработаны конечнообъемные алгоритмы и компьютерные коды для решения динамических уравнений как балансного типа, так и основанных на квазидвухслойной модели. Будут проведены тестовые расчеты как для чистой, так и для запыленной атмосферы Марса. Будет разработана схема усвоения данных расчетов на основе глобальных моделей и микромоделей пограничного слоя для инициализации начальных и граничных условий для упрощенной мезомасштабной модели.

Исследование динамических и кинетических процессов различных масштабов в климатической системе Марса Руководитель – А.В.Родин Участники: А.В.Бурлаков, Н.А.Евдокимова, Р.О.Кузьмин, А.А.Федорова Коллабораторы: В.А.Краснопольский (CUA, США, МФТИ), А.C.Медведев (MPS, Германия), И.В.Мингалев (ПГИ КНЦ РАН) Объект – современный климат Марса Планетарные волны: 100 – км, 1 час – 10 сут Аэрозоли: 0.1 – 10 мкм, 10 мс – 1 час Грунт: 1 мкм – 10 м, 1 час – 100 сут - трехмерная геофизическая гидродинамика - перенос излучения - кинетика конденсации/сублимации - дробная диффузия Выделенная сумма на 2012 г – 150 т.р. Софинансирование: РФФИ # а

5.4 Атмосферные аэрозоли Мареев ИПФ: Электрическое динамо в атмосферах планет Солнечной системы Петросян ИКИ: Исследование мезомасштабной динамики и связанного с ней аэрозольного цикла в атмосфере Марса Родин МФТИ/ИКИ: Исследование динамических и кинетических процессов различных масштабов в климатической системе Марса Федорова ИКИ: Исследование водяного и пылевого циклов Марса по данным наблюдений Марс- Экспресс

5.5 Взаимодействие атмосферы и литосферы Толстихин И.Н. ГИ КНЦ: Дегазация Земли, формирование и эволюция атмосферы и взаимодействие атмосферы и мантии Земли

5.6 Верхние атмосферы планет Шематович В.И. ИНАСАН: Сравнительный анализ горячих корон планет земной группы

Проект 5.6: Сравнительный анализ горячих корон планет земной группы. Руководитель: Шематович В.И., ИНАСАН РАН Горячие короны планет земной группы: Из наблюдений известно, что планетные короны населены фракциями как тепловых, так и горячих атомов со средней кинетической энергией много больше температуры экзосферы. Образующиеся в верхних атмосферных слоях надтепловые частицы играют важную роль в химии и энергетике верхней атмосферы; (а) приводят к локальным изменениям химического состава; (б) вызывают нетепловые атмосферные эмиссии; (в) населяют горячие планетные короны и усиливают нетепловые атмосферные потери. Задача этой части проекта: Проведение сравнительного анализа горячих корон планет земной группы посредством исследования процессов образования, кинетики и переноса надтепловых (горячих) атомов H, C, N, O в верхних атмосферах Марса, Земли и Венеры. Распределение по энергии горячих атомов О вблизи экзобазы Марса

Кинетика надтепловых атомов: Надтепловые частицы образуются в термодинамически открытых системах - разреженном атмосферном газе, подверженном воздействию ультрафиолетового излучения родительской звезды и плазмы звездного ветра. Данные процессы носят существенно неравновесный характер и строго описываются системой кинетических уравнений Больцмана с источниками, для решения которой используется разработанный ранее метод стохастического моделирования (Шематович, Астрон. Вестник, 2004). Этот метод является одним из наиболее эффективных кинетических подходов для решения системы уравнений Больцмана для надтепловых атомов в планетных коронах. Задача этой части проекта – создание эффективных численных моделей процессов образования, кинетики и переноса надтепловых атомов в верхних атмосферах планет земной группы. План работ на 2012 г. 1)Разработка стохастической модели для расчетов процессов образования, кинетики термализации и переноса надтепловых атомов Н, С, и N в верхних атмосферах Марса и Венеры.. 2)Проведение расчетов функций распределения горячих атомов Н, С, и N по кинетической энергии и оценка плотности надтепловой фракции в коронах Венеры и Марса.