Развитие исследований средней и верхней атмосферы

*

*

#

В настоящее время исследования верхних слоев атмосферы в отделе физики атмосферы в основном аккумулированы в Лаборатории средних и верхних атмосфер планет (ЛСВАП). Начало этих исследований также заложил проф. К.Я. Кондратьев, когда в 1956 г. году воз-главил кафедру физики атмосферы. В 50-х годах XX века развитие ракетной техники позволило, наконец, получать сведения о верхних слоях атмосферы с помощью приборов, размещаемых сначала на ракетах, а потом и на спутниках Земли. До этого времени сведения о верхних слоях получались только с помощью наземной аппаратуры, а "потолок" шаров-зондов и стратостатов не превышал 30 км.

Направление исследований верхних слоев атмосферы становится с 50-х годов чрезвычайно актуальным, и чуткий к новизне К.Я. Кондратьев предпринял три "кадровые" попытки организации этих исследований в своем отделе. Во-первых, им была приглашена для работы О.П. Филипович, в соавторстве с которой он опубликовал первую в Советском Союзе книгу по физике нейтральной верхней атмосферы "Тепловой режим верхних слоев атмосферы", Л.: Гидрометеоиздат, 1960 г. Следующим шагом было приглашение в 1958 г двух выпускников кафедры теоретической физики ЛГУ Ю.П. Суслова и Г.М. Шведа. Именно последнему впоследствии удалось значительно расширить тематику исследований по верхним слоям атмосферы, добиться признания работ международным научным сообществом и создать ЛСВАП. В 1963 г. К.Я. Кондратьев предпринял последнее "кадровое укрепление" направления, оставив для работы в отделе двух талантливых выпускников кафедры физики атмосферы Н.И. Бурангулова и В.Н. Конашенка. Последний до своего перехода в ГОИ им. С.И. Вавилова в 1969 г занимался теоретическими исследованиями в области фотохимии и свечений атмосферы и отличался нестандартностью подхода к научным проблемам.

В.Н. Конашенок являлся также одним из инициаторов организации в отделе лабораторных исследований элементарных аэрономических процессов, протекающих в верхних слоях атмосферы. Именно приглашенная им в 1967 г. выпускница кафедры оптики ЛГУ Л.Э. Хворостовская (из лаборатории диагностики низкотемпературной плазмы проф. Ю.М. Кагана) впоследствии организовала в рамках ЛСВАП эффективно работающую экспериментальную группу, в которой сформировались как самостоятельные исследователи ее ученики В.А. Янковский и Ю.И. Потехин. Сначала эксперименты в газоразрядной установке проводились в положительном столбе кислорода. Были получены константы скорости многих аэрономических процессов, протекающих в атмосферах планет земной группы. Впоследствии перешли к экспериментам с классическим полым катодом. Впервые был зажжен разряд в окислах азота. Однако главное достижение группы (в 1991 г) заключалось в измерении константы скорости тушения молекулы углекислого газа, возбужденной по деформационному колебанию, столкновениями с атомами кислорода. От величины этой константы скорости принципиально зависят понимание энергетики и объяснение вертикального хода температуры для атмосферы Земли выше 90 км, а также значения температуры в термосфере Венеры и Марса. Л.Э. Хворостовская с учениками впервые измерила данную константу скорости при низких, комнатных температурах. Результат получил мировое признание, о чем свидетельствовало получение в 1994 г на продолжение исследований гранта Международного научного фонда (фонда Сороса), самого большого в НИИ Физики СПбГУ. Впоследствии измерения константы скорости были доведены до температуры около 200 К.

Оптические теоретические исследования в ЛСВАП были сосредоточены в двух основных направлениях:
 1) развитие теории переноса неравновесного инфракрасного излучения в атмосферах планет в колебательно-вращательных полосах (случай небольцмановской населенности колебательных состояний молекул);
2) исследование лучистой энергетики средней атмосферы Земли (слой 15-110 км) и соответствующих по давлению слоев атмосферы Вене-ры и Марса.

Основные результаты теоретических исследований принадлежали Г.М. Шведу и его ученикам и коллегам А.Ф. Нерушеву, А.А. Кутепову, Г.И. Степановой, Р.О. Мануйловой, А.Г. Ишову, В.И. Фомичеву и В.П. Огибалову. По первому направлению теоретических исследований в ЛСВАП были корректно решены задачи практически для всех полос, интересных с точки зрения переноса неравновесного излучения в средней атмосфере Земли. А для атмосфер Венеры и Марса были впервые корректно решены задачи переноса неравновесного излучения в полосах углекислого газа, из которого состоят эти атмосферы. Также был разработан метод универсальных функций, пригодных для приближенного описания интегрального пропускания излучения в полосах молекул любого типа. Наконец, в 2000 г. Г.М. Швед и его аспирант О.А. Семенов предложили и решили стандартную задачу переноса неравновесного излучения планетных атмосфер в колебательновращательной полосе. В области энергетических исследований в ЛСВАП можно выделить два основных результата. Во-первых, это доказательство того, что средний вертикальный ход температуры в атмосфере Земли может быть удовлетворительно воспроизведен в классическом приближении лучистого равновесия вплоть до 100 км (ранее только до 50 км). Во-вторых, были созданы оригинальные эффективные параметризации скорости инфракрасного охлаждения средней атмосферы Земли в полосах углекислого газа и озона, пригодные для использования в моделях общей циркуляции атмосферы.

По инициативе Г.М. Шведа с конца 60-х годов в отделе физики атмосферы были начаты исследования в области динамики атмосферы. Они начались с исследования внутренних гравитационных волн (ВГВ), распространяющихся в средней атмосфере Земли. Н.М. Гаврилов со своими аспирантами  В.А. Юдиным и А.С. Медведевым провел всесторонние теоретические исследования ВГВ. Они заключались в исследовании механизмов генерации ВГВ в нижней атмосфере (к этим исследованиям в 90-х годах присоединилась  И.Н. Дробязко), в изучении особенностей распространения ВГВ в атмосфере с реалистичной температурной и ветровой структурой, в выявлении разнообразных эффектов воздействия ВГВ на атмосферу, таких как волновой перенос энергии, импульса и малых газовых составляющих, нагревание и ускорение воздуха при диссипации ВГВ, генерация турбулентности волнами, вол-новые вариации свечений атмосферы и т.д. Используя радиофизические и оптические наблюдения волновых вариаций разнообразных параметров средней и верхней атмосферы Н.М. Гаврилов создает новое направление в динамике атмосферы исследование волнового климата атмосферы. Волновой климат выявляется в результате проводимых для разных точек земного шара обширных статистических исследований параметров ВГВ (амплитуда, период и длина волны в горизонтальном и вертикальном направлении, распределение волн по направлениям). В 1990 г сотрудник ЛСВАП Р.А. Акмаев создает первую в СССР трехмерную модель общей циркуляции средней атмосферы, оснащенную оригинальными, созданными в Лаборатории параметризациями.

В середине 80-х годов предложение о сотрудничестве, сделанное сейсмологом проф. Е.М. Линьковым из отдела физики Земли НИИ Физики СПбГУ, инициировало в ЛСВАП появление нового направления исследований изучения волнового взаимодействия атмосферы и Земли в часовом диапазоне периодов колебаний. Работа развивается как в направлении совместного статистического анализа микробаро-графических измерений вариаций приземного давления атмосферы и синхронных с ними измерений сейсмических осцилляций сейсмографом, так и в направлении развития теории генерации колебаний атмосферы земными осцилляциями. Самым важным результатом исследований явилось обнаружение в спектре сейсмических осцилляций частот, соответствующих собственным колебаниям атмосферы с периодами 1-2 час. Эти колебания атмосферы ранее не были зарегистрированы никакими иными наблюдениями.

Русский
Bottom Contentdefault
ContentСодержимоеdefault
Convert URLs into linksПреобразовывать адреса в ссылкиdefault
Convert line breaks into HTML (i.e. <code>&lt;br&gt;</code> and <code>&lt;p&gt;</code>)Преобразовывать переводы строк в соответствующие HTML теги (т.е. <code>&lt;br&gt;</code> и <code>&lt;p&gt;</code>)default
Converts video tags to embedded codedefault
Correct faulty and chopped off HTMLИсправлять неправильный и обрезанный HTMLdefault
Dashboard (inactive)default
Dashboard (main)default
Dashboard (sidebar)default
Disable Lightbox iframe filterdefault
Display any HTML as plain textПоказывать любой HTML как обычный текстdefault
EnglishАнглийскийdefault
Enter the terms you wish to search for.Введите ключевые слова для поиска.default
Executes a piece of PHP code. The usage of this filter should be restricted to administrators only!Выполняет PHP-код. Использование этого фильтра должно быть разрешено только администраторам!default
First sidebarПервая боковая панельdefault
Footer Block 1default
Footer Block 2default
Footer Block 3default
HelpСправкаdefault
HighlightedЗакрепленоdefault
Image links with 'rel="lightbox"' in the &lt;a&gt; tag will appear in a Lightbox when clicked on.default
Image links with 'rel="lightshow"' in the &lt;a&gt; tag will appear in a Lightbox slideshow when clicked on.default
It's possible to show webpage content in the lightbox, using iframes. In this case the "rel" attribute should be set to "lightframe". However, users can do this without any filters to be enabled. To prevent users from adding iframes to the site in this manner, then please enable this option.default
LanguageЯзыкdefault
LanguagesЯзыкиdefault
Lightbox GD filterdefault
Lightbox filterdefault
Lightbox iframe filterdefault
Lightbox modal filterdefault
Lightbox slideshow filterdefault
Lightbox video filterdefault
Limit allowed HTML tagsОграничение на разрешённые HTML тегиdefault
Links to HTML content with 'rel="lightframe"' in the &lt;a&gt; tag will appear in a Lightbox when clicked on.default
Links to inline or modal content with 'rel="lightmodal"' in the &lt;a&gt; tag will appear in a Lightbox when clicked on.default
Links to video content with 'rel="lightvideo"' in the &lt;a&gt; tag will appear in a Lightbox when clicked on.default
LongПолное значениеdefault
Main menuГлавное менюdefault
Managementdefault
MediumСредн.default
NavigationНавигацияdefault
PHP evaluatorОбработчик PHPdefault
Page bottomПодвал страницыdefault
Page topВерх страницыdefault
RussianРусскийdefault
SearchПоискdefault
Second sidebardefault
ShortКраткое значениеdefault
This filter will convert [content:video] tag into markup.default
This must be enabled for the WYSIWYG integration to work correctly with this text filter.default
Top Contentdefault
Turns g2_filter links into Lightbox2 appropriate linksdefault
User menudefault
press !x to closedefault
Видеоdefault
Экспонатыdefault