Сотрудники Томского государственного университета и Института сильноточной электроники СО РАН смоделировали состав атмосферы Венеры и подтвердили гипотезу о том, что условия на высотах, соответствующих вершинам облаков в атмосфере Венеры, благоприятны для возникновения кратковременных световых вспышек — транзиентов. Эти световые явления подобны тем, что происходят в мезосфере Земли. По итогам эксперимента ученые разработали рекомендации по проектированию систем для обнаружения таких явлений с помощью орбитальных спутников или аэростатов. Работа помогает лучше понять атмосферу Венеры, а также предсказывать нежелательные последствия в работе авиа- и космической техники.
В проекте участвовали профессор факультета инновационных технологий ТГУ, ведущий научный сотрудник ИСЭ СО РАН Эдуард Соснин, доцент физического факультета ТГУ, заведующий лабораторией оптических излучений ИСЭ СО РАН Дмитрий Сорокин и ученые ИСЭ СО РАН Виктор Панарин, Виктор Скакун и Дмитрий Белоплотов.
Результаты исследования опубликованы в журнале «Оптика атмосферы и океана» (Q3).
Команда ученых исследует световые явления в атмосфере Земли, их условия существования и механизмы появления. Кратковременные световые вспышки разной формы и происхождения называют транзиентами (транзиентные — быстропротекающие — прим.). Они могут оказывать негативное влияние на работу авиационного и космического оборудования.
— Но это не всем нам привычные молнии, которые формируются между землей и облачным слоем, — рассказывает профессор ФИТ ТГУ Эдуард Соснин. — По условиям, в которых они начинают высвечиваться, транзиенты можно классифицировать на явления средней атмосферы (высоты ~ 10-20 км) и на явления верхней атмосферы (высоты 50 км и выше). Происходят эти вспышки не только на Земле, но и в атмосферах других планет.
Ученые ТГУ и ИСЭ СО РАН провели исследование, в котором впервые с помощью экспериментальной установки сымитировали условия возникновения транзиентов в атмосфере Венеры. По словам Эдуарда Соснина, эти явления случаются реже обычных молниевых разрядов, а для наблюдения за ними с поверхности Земли необходимо использовать специальное спектральное оборудование. Помимо наблюдений с самолетов и спутников, транзиенты изучают теоретически — строят математические модели либо, как это сделали томские ученые, создают лабораторные аналоги с помощью экспериментальной установки.
— Прошлой зимой нам попалась обзорная статья о транзиентах на Венере, в которой отмечалось, что в ее атмосфере аналоги земных транзиентов средней атмосферы до сих пор не были зарегистрированы. Мы спросили себя: можно ли с помощью нашей установки ответить на вопрос о том, почему так? Провели эксперимент, в котором в разрядной ячейке сымитировали состав атмосферы Венеры. И получили объект с уникальными оптическими свойствами: за какие-то доли секунды образуется вытянутое свечение, которое сразу угасает. Это и есть транзиент в миниатюре, — уточнил Эдуард Соснин.
В результате опытов ученые пришли к двум выводам. Во-первых, для выявления таких «вспышек» необходимо направлять оптическое спутниковое оборудование на границу верхней облачности Венеры в периоды смены дня на ночь. Во-вторых, в венерианской атмосфере такой транзиент должен высвечивать основную энергию в определенной части ультрафиолетового диапазона спектра.
— Применяемая спектральная аппаратура имеет в этом диапазоне плохую чувствительность. Это объясняет, почему до сих пор аналоги земных транзиентов средней атмосферы на Венере зарегистрированы не были, — дополнил Эдуард Соснин.
Как отметил профессор, результаты эксперимента могут помочь отечественным разработчикам спутникового оборудования в будущих миссиях на Венеру. Лабораторную установку также можно использовать для прогнозирования условий формирования транзиентов и в атмосферах других планет.
Проект осуществляется в рамках государственного задания ИСЭ СО РАН. По словам Эдуарда Соснина, ученые хотят продолжить исследования. Например, проверить альтернативные версии формирования транзиентов, которые в атмосфере Земли не могут быть реализованы. Сейчас команда ищет дополнительные источники финансирования, а также возможности сотрудничества с заинтересованными сторонами — инженерами космической техники, теоретиками и фондами.
Изображение: авторы исследования в лаборатории ИСЭ СО РАН
Источник: ТГУ
