Ю.Б. КОТОВ , Т.А. СЕМЕНОВА, В.Ф. ФЕДОРОВ

УДК 551(06) Моделирование физических процессов в окружающей среде
Ю.Б. КОТОВ1, Т.А. СЕМЕНОВА, В.Ф. ФЕДОРОВ
1Институт
прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
О КОСМИЧЕСКОМ МИКРОВОЛНОВОМ
МОНИТОРИНГЕ ВОЗДУШНЫХ ВЗРЫВОВ
Для плазмы, созданной воздушным взрывом в нижней атмосфере, рассчитана
радиояркостная температура, регистрируемая спутником. Форма сигнала позволяет выделить характерные параметры, связанные с энергией источника.
Мониторинг нижней атмосферы со спутников в микроволновом диапазоне удобен благодаря всепогодности, точности метода и наличию окон
прозрачности воздуха. Современные компактные импульсные радиометры с временем накопления 0,1–1 мкс обладают чувствительностью в десятки-сотни кельвин и могут быть размещены как на поверхности земли,
так и на любом летающем аппарате.
В работе рассмотрено микроволновое излучение сильного взрыва, создающего вокруг себя воздушную плазму, содержащую области сильно и
частично ионизованного газа. Каждая из них генерирует радиотепловое
излучение, причем механизмы генерации в каждой области разные.
Мы приводим результаты расчетов радиояркостной температуры, регистрируемой расположенным на спутнике радиометром, антенна которого ориентирована непосредственно на источник излучения. В этом случае
приемник регистрирует излучение от обеих областей плазмы. Для области
с высокой степенью ионизации рассмотрены гидро- и термодинамические
процессы распространения тепловой и ударной волн и получена зависимость температуры плазмы от времени, обусловленная микроволновым
излучением на фронте ударной волны [1]. Микроволновое тормозное излучение области частичной ионизации рассчитывается путем решения
уравнения переноса излучения с помощью моделирующего пакета программ [2].
ISBN 5-7262-0710-6. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2007. Том 5
89
УДК 551(06) Моделирование физических процессов в окружающей среде
Зависимость радиояркостной температуры от времени; 1 – излучение области
частичной ионизации, 2 – области повышенной ионизации, 3 – совокупная яркостная температура
Зависимость температуры от времени для энергии Е = 84 ТДж дана на
рисунке. Время измеряется в секундах и охватывает диапазон от долей
микросекунды после взрыва до сотни миллисекунд. Высота взрыва над
поверхностью земли равна 10 км, радиометр размещен на спутнике на
высоте 600 км над землей, эпицентральное расстояние 590 км.
Расчет проведен для длин волн, попадающих в окно прозрачности
вблизи   0,86 см. Кривая 1 соответствует излучению частично ионизованной плазмы, возникшей за счет длиннопробежного излучения (мгновенного, вторичного и захватного гамма-излучения). Концентрация заряженных частиц плазмы быстро падает и излучение через несколько десятков микросекунд уже мало влияет на ход температурной зависимости.
Кривая 2 описывает температуру области повышенной ионизации, ограниченной фронтом ударной волны. При регистрации полного сигнала
(кривая 3) важен начальный всплеск, указывающий на наличие длиннопробежного излучения. Информативными параметрами могут служить:
момент резкого спада температуры при t1 = 137 мкс (это момент выхода
ударной волны во фронт тепловой) и момент t2 = 10,8 мс (момент максимума излучения, когда фронт ударной волны излучает как абсолютно
черное тело). Эти моменты однозначно связаны с энергией взрыва [1].
Список литературы
1. Федоров В.Ф., Семенова Т.А. Генерация микроволнового излучения ударным фронтом мощного атмосферного взрыва // Инж. физика. 2003. № 4. С. 36-38.
2. Котов Ю.Б., Семенова Т.А., Федоров В.Ф. Модернизированный пакет программ
«BRIGHT» для расчета параметров воздушной плазмы, образованной источником ионизирующих излучений. Москва. 2004 (Препр. / РАН. Ин-т прикладной математики им.
М.В. Келдыша; № 15).
90
ISBN 5-7262-0710-6. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2007. Том 5
УДК 551(06) Моделирование физических процессов в окружающей среде
ISBN 5-7262-0710-6. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2007. Том 5
91