Новые возможности моделирования верхней атмосферы земли
advertisement
УДК 521(06) Астрофизика и космофизика С.И. БОЛДЫРЕВ1, Г.С. ИВАНОВ–ХОЛОДНЫЙ1, О.П. КОЛОМИЙЦЕВ1, А.П. ИГНАТЬЕВ2 1Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН, г. Троицк, Московская область 2Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Москва НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕРХНЕЙ АТМОСФЕРЫ ЗЕМЛИ ПО СПУТНИКОВЫМ ЛОКАЛЬНЫМ ДАННЫМ ОБ АТМОСФЕРЕ Эксперименты, проведённые посредством приборного комплекса СПИРИТ, по измерению поглощения XUV-излучения Солнца верхней атмосферой Земли на ИСЗ КОРОНАС-Ф (2001÷2005гг.) дали возможность собрать ценнейший наблюдательный материал о характеристиках и поведении верхней атмосферы Земли в разных солнечно-геофизических условиях. Современные модели верхней атмосферы Земли позволяют построить пространственно-временную картину изменений параметров атмосферы в планетарном масштабе по сути в осреднённом виде. Для создания стандартных моделей верхней атмосферы Земли до настоящего времени использовалась совокупность данных о торможении спутников в атмосфере, зондовых измерений с борта геофизических ракет, измерений некогерентного рассеяния радиоволн в атмосфере Земли. Современный уровень космических исследований позволяет применить новый метод исследований верхней атмосферы Земли [1]. Посредством сканирования верхних слоев атмосферы (на высотах 100 ÷ 500км) солнечным лучом при пролете КА по орбите за горизонт и из-за горизонта Земли измеряется поглощение солнечного излучения атмосферой (оккультационная мода наблюдений) и определяются высотные зависимости коэффициентов поглощения (рис. 1). На ИСЗ КОРОНАС-Ф, который был запущен на круговую полярную орбиту с начальной высотой 530км, с помощью телескопов комплекса СПИРИТ в спектральных линиях 8.42Å, 175Å и 304Å были проведены измерения поглощения XUV-излучения Солнца атмосферой Земли. Измерялось изменение поглощения солнечного излучения по высоте атмосферы, параметры верхней атмосферы и их зависимость от солнечной и геомагнитной активности (локальные вариации). ISBN 978-5-7262-0883-1. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2008. Том 9 119 УДК 521(06) Астрофизика и космофизика Рис. 1. Сканирование верхних слоев атмосферы Земли солнечным лучом при пролете КА по орбите Для модельных расчетов атмосферы использовалась разработанная в ИЗМИРАН Рабочая Модель Атмосферы 2001г. (WMA01) [2]. В основу метода положено вычисление параметров атмосферы по данным локального поглощения и их сравнение с данными современной модели атмосферы, построенной на основе усредненных абсолютных значений концентраций и пространственного рас-пределения основных нейтральных компонент верхней атмосферы ([O] и [N2]). Первые результаты показали, что в спокойном геомагнитном поле (Ар≈5) модельные значения концентрации [O] находятся в хорошем согласии с данными эксперимента (~5%). В возмущенных условиях (Ар≈70) экспериментальные данные о концентрации [O] выше модельных на ~50%, в предположении, что в поглощение излучения Солнца на волне 304Å и высотах 300÷400км основной вклад даёт [O]. Действительно, в обычных условиях [O] является доминирующей компонентой атмосферы на этих высотах, в возмущенных условиях резко возрастает концентрация [N2]. Как показывают оценки, в возмущенных условиях отношение [O]/[N2]≈1,0. Расхождение профилей указывает на неточность модельных представлений, что на уровне нижней границы верхней атмосферы (~120км) предполагается неизменность параметров атмосферы, что на самом деле не так и требует дополнительных исследований. Новый, спутниковый, метод получения локальных данных о параметрах верхней атмосферы Земли и сравнение этих данных с модельными может в дальнейшем использоваться для коррекции современных моделей верхней атмосферы Земли, а также мониторинга локальных возмущений верхней атмосферы, обусловленных воздействием на атмосферу как естественных, так и искусственных факторов. 120 ISBN 978-5-7262-0883-1. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2008. Том 9 УДК 521(06) Астрофизика и космофизика Список литературы 1. Житник И.А., Иванов-Холодный Г.С., Коломийцев О.П. и др. Астрономический вестник, 2003. Т. 37. № 4. С. 325. 2. Коломийцев О.П. Житник И.А., Иванов-Холодный Г.С. и др. Астрономический вестник, 2006. Т. 40. № 4. С. 357 ISBN 978-5-7262-0883-1. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2008. Том 9 121
