Аэрозольный слой нижней термосферы: II. наблюдение при полной луне

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Приведены результаты космического эксперимента “Терминатор” на Международной космической станции, полученные в ближнем ИК-диапазоне спектра в лимбовой геометрии наблюдения атмосферы Земли в полнолуние. В результате обработки полученных данных оптической регистрации построены вертикальные профили объемной светимости атмосферы, указывающие на то, что в атмосфере Земли в диапазоне высот 80 – 100 км постоянно присутствует аэрозольный слой метеорного происхождения. Проведенные оценки показали, что спектр размеров входящих в него аэрозольных частиц лежит в диапазоне от нескольких единиц до нескольких сотен нанометров.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Н. Беляев

Институт прикладной геофизики им. акад. Е.К. Фёдорова Росгидромета (ИПГ Росгидромета)

Автор, ответственный за переписку.
Email: anb52@mail.ru
Россия, Москва

С. Ш. Николайшвили

Институт прикладной геофизики им. акад. Е.К. Фёдорова Росгидромета (ИПГ Росгидромета)

Email: ser58ge@gmail.ru
Россия, Москва

А. Н. Омельченко

Институт прикладной геофизики им. акад. Е.К. Фёдорова Росгидромета (ИПГ Росгидромета)

Email: alexom@mail.ru
Россия, Москва

А. Ю. Репин

Институт прикладной геофизики им. акад. Е.К. Фёдорова Росгидромета (ИПГ Росгидромета)

Email: repin_a_yu@mail.ru
Россия, Москва

М. А. Полуаршинов

Ракетно-космическая корпорация “Энергия” им. С.П. Королёва (РКК “Энергия”)

Email: mikhail.poluarshinov@rsce.ru
Россия, Королёв (Московская область)

Ю. В. Смирнов

Ракетно-космическая корпорация “Энергия” им. С.П. Королёва (РКК “Энергия”)

Email: yury.v.smirnov@rsce.ru
Россия, Королёв (Московская область)

А. В. Страхов

ООО “Научно-производственное предприятие “Робис” (НПП “Робис”)

Email: lexand@robis.ru
Россия, Москва

А. Г. Батищев

Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (НИЯУ МИФИ)

Email: alexey-batschev@mail.ru
Россия, Москва

В. И. Стасевич

ООО “Научно-производственное предприятие “Робис” (НПП “Робис”)

Email: walter@robis.ru
Россия, Москва

Ю. В. Платов

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН (ИЗМИРАН)

Email: yplatov@mail.ru
Россия, Москва, Троицк

Список литературы

  1. Аванесов Г.А., Строилов Н.А., Филиппова О.В., Шамис В.А., Эльяшев Я.Д. Фотометрическая модель звездного датчика ориентации // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. Т. 16. № 5. С. 75–84. 2019. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2019-16-5-75-84
  2. Беляев А.Н., Николайшвили С.Ш., Омельченко А.Н., Репин А.Ю., Полуаршинов М.А., Смирнов Ю.В., Страхов А.В., Батищев А.Г., Стасевич В.И., Платов Ю.В. Аэрозольный слой нижней термосферы: I. наблюдение на фоне лимба Земли // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 63. № 4. C. 455–466. 2023. https://doi.org/10.31857/S0016794023600400
  3. Гурвич А.С., Воробьёв В.В., Савченко С.А., Пахомов А.И., Падалка Г.И., Шефов Н.Н., Семёнов А.И. Ночное свечение верхней атмосферы в диапазоне 420 – 530 нм по измерениям на орбитальной станции “Мир” в 1999 г. // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 42. № 4. С. 541–546. 2002.
  4. Килбас А.А. Интегральные уравнения: курс лекций. Мн.: БГУ, 143 с. 2005.
  5. Carrillo-Sánchez J.D., Nesvorný D., Pokorný P., Janches D., Plane J.M.C. Sources of cosmic dust in the Earth’s atmosphere // Geophys. Res. Lett. V. 43. № 23. P. 11979–11986. 2016. https://doi.org/10.1002/2016GL071697
  6. Carrillo-Sánchez J.D., Gómez-Martin J.C., Bones D.L., Nesvorný D., Pokorný P., Benna M., Flynn G.F., Plane J.M.C. Cosmic dust fluxes in the atmospheres of Earth, Mars and Venus // Icarus. V. 335. ID 113395. 2020. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2019.113395
  7. Gardner C.S., Liu A.Z., Marsh D.R., Wuhu Feng, Plane J.M.C. Inferring the global cosmic dust influx to the Earth’s atmosphere from lidar observations of the vertical flux of mesospheric Na // J. Geophys. Res. – Space. V.119. № 9. P. 7870–7879. 2014. https://doi.org/10.1002/2014JA020383
  8. Gelinas L.J., Lynch K.A., Kelley M.C., Collins R.L., Baker S., Zhou Q., Friedman J.C. First observation of meteoritic charged dust in the tropical mesosphere // Geophys. Res. Lett. V. 25. № 21. P. 4047–4050. 1998. https://doi.org/10.1029/1998GL900089
  9. Hedin J., Giovane F., Waldemarsson T., Gumbel J., Blum J., Stroud R.M., Marlin L., Moser J., Siskind D.E., Jansson K., Saunders R.W., Summers M.E., Reissaus P., Stegman J., Plane J.M.C., Horanyi M. The MAGIC meteoric smoke particle sampler // J. Atmos. Sol.-Terr. Phy. V. 118. P. 127–144. 2014. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2014.03.003
  10. Hervig M.E., Gordley L.L., Deaver L.E., Siskind D.E., Stevens M.H., Russell J.M., Bailey S.M., Megner L., Bardeen C.G. First satellite observations of meteoric smoke in the middle atmosphere // Geophys. Res. Lett. V. 36. № 18. ID L18805. 2009. https://doi.org/10.1029/2009GL039737
  11. Hervig M.E., Plane J.M.C., Siskind D.E., Wuhu Feng, Bardeen C.G., Bailey S.M. New global meteoric smoke observations from SOFIE: Insight regarding chemical composition, meteoric influx, and hemispheric asymmetry // J. Geophys. Res. – Atmos. V. 126. № 13. ID e2021JD035007. 2021. https://doi.org/10.1029/2021JD035007
  12. Lynch K.A., Gelinas L.J., Kelley M.C., Collins R.L., Widholm M., Rau D., MacDonald E., Liu Y., Ulwick J., Mace P. Multiple sounding rocket observations of charged dust in the polar winter mesosphere // J. Geophys. Res. – Space. V.110. № 3. ID A03302. 2005. https://doi.org/10.1029/2004JA010502
  13. Plane J.M.C., Feng W., Dawkins E.C.M. The mesosphere and metals: Chemistry and changes // Chem. Rev. V. 115. № 10. P. 4497–4541. 2023. https://doi.org/10.1021/cr500501m
  14. Plane J.M.C., Saunders R.W., Hedin J., Stegman J., Khaplanov M., Gumbel J., Lynch K.A., Bracikowski P.J., Gelinas L.J., Friedrich M., Blindheim S., Gausa M., Williams B.P. A combined rocket-borne and ground-based of the sodium layer and charged dust in the upper mesosphere // J. Atmos. Sol.-Terr. Phy. V. 118. P. 151–160. 2014. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2013.11.008
  15. Rapp M., Hedin J., Strelnikova I., Friedrich M., Gumbel J., Lübken F.-J. Observations of positively charged nanoparticles in the nighttime polar mesosphere // Geophys. Res. Lett. V. 32. № 23. ID L23821. 2005. https://doi.org/10.1029/2005GL024676
  16. Saunders R.W., Plane J.M.C. A laboratory study of meteor smoke analogues: composition, optical properties and growth kinetics // J. Atmos. Sol.-Terr. Phy. V. 68. № 18. P. 2182–2202. 2006. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2006.09.006
  17. Schulte P., Arnold F. Detection of upper atmospheric negatively charged microclusters by a rocket borne mass spectrometer // Geophys. Res. Lett. V.19. № 23. P. 2297–2300. 1992. https://doi.org/10.1029/92GL02631
  18. Yee J.H., Abreu V.J. Mesospheric 5577 Å green line and atmospheric motions – Atmospheric Explorer satellite observations // Planet. Space Sci. V. 35. № 11. P. 1389–1395. 1987. https://doi.org/10.1016/0032-0633(87)90051-1

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Траектория МКС (пунктир) и положение зарегистрированной САС (непрерывная толстая линия) в ходе сеанса 07.03.2023 г.

Скачать (41KB)
Метаданные
3. Рис. 2. (а) Фотография атмосферы в диапазоне длин волн 700 ± 5 нм, сделанная с РС МКС 07.03.2023 г. в 13:49:26 UTC. (б) Фотография атмосферы в диапазоне длин волн 830 ± 5 нм, сделанная с РС МКС 07.03.2023 г. в 13:49:26 UTC.

Скачать (169KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Действительное и расчетное положение САС на матрицах фотокамер. Крестиками (камера № 4) и кружками (камера № 3) отмечено положение наиболее ярких пикселей центральной части наблюдаемого слоя (см. табл. 2). Тонкая линия соответствует проекции с α=17.3°+0.0°, β=5.66°+1.64°=7.3°, θ=72.0°. Толстая линия – проекция с α=17.3°-0.63°=16.67°, β=5.66°+3.34°=9.0°, θ=72.0°.

Скачать (11KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Усредненные вертикальные профили яркости атмосферы. Толстой линией обозначены вертикальные профили яркости атмосферы в интервале длин волн 700 ± 5 нм, тонкой – в интервале 830 ± 5 нм. Профили яркости построены по снимкам, сделанным 07.03.2023 г. в моменты времени: 10:43:46 UTC (а), 13:49:26 UTC (б), 15:22:26 UTC (в).

Скачать (30KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Те же профили яркости атмосферы, что на рис. 4, но после вычета фоновой составляющей.

Скачать (28KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Вертикальные профили объемной светимости атмосферы в результате рассеяния лунного света, рассчитанные исходя из соответствующих профилей яркости, приведенных на рис. 5.

Скачать (32KB)
Метаданные
8. Рис. 7А1. Перспективная проекция на плоскость матрицы. T – плоскость матрицы фотокамеры; S – центр проекции; SM – оптическая ось объектива фотокамеры; длина отрезка SM равна его фокусному расстоянию f , М – главная точка матрицы, т.е. точка пересечения оптической оси O с плоскостью матрицы T.

Скачать (14KB)
Метаданные
9. Рис. 8А2. Положение матрицы фотоприемника (М) относительно конуса видимого горизонта.

Скачать (11KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024