Аэрономия — это научное изучение верхней атмосферы Земли и соответствующих областей атмосфер других планет. Это раздел как атмосферной химии , так и атмосферной физики . Ученые, специализирующиеся на аэрономии, известные как аэрономы , изучают движения, химический состав и свойства верхней атмосферы Земли и соответствующих ей областей атмосфер других планет, а также взаимодействие между верхними атмосферами и космической средой . [1] В атмосферных областях, которые изучают аэрономы, важными явлениями являются химическая диссоциация и ионизация .
Математик Сидни Чепмен ввел термин «аэрономия» для описания изучения верхней атмосферы Земли [2] в 1946 году в письме редактору журнала Nature под названием «Некоторые мысли о номенклатуре». [3] Термин стал официальным в 1954 году, когда его принял Международный союз геодезии и геофизики . [4] Позднее «аэрономия» также стала относиться к изучению соответствующих областей атмосфер других планет.
Аэрономию можно разделить на три основные ветви: земную аэрономию , планетарную аэрономию и сравнительную аэрономию . [5]
Наземная аэрономия фокусируется на верхней атмосфере Земли, которая простирается от стратопаузы до границы атмосферы с внешним космосом и определяется как состоящая из мезосферы , термосферы и экзосферы и их ионизированного компонента, ионосферы . [5] Наземная аэрономия контрастирует с метеорологией , которая является научным изучением нижней атмосферы Земли, определяемой как тропосфера и стратосфера . [5] [6] [примечание 1] Хотя наземная аэрономия и метеорология когда-то были совершенно отдельными областями научных исследований, сотрудничество между наземными аэрономами и метеорологами возросло, поскольку открытия, сделанные с начала 1990-х годов, продемонстрировали, что верхняя и нижняя атмосферы оказывают влияние друг на друга на физику , химию и биологию . [5]
Наземные аэрономы изучают атмосферные приливы и разряды молний в верхних слоях атмосферы, такие как красные спрайты , гало спрайтов, синие струи и ELVES. [ требуется ссылка ] Они также исследуют причины процессов диссоциации и ионизации в верхних слоях атмосферы Земли. [7] Наземные аэрономы используют наземные телескопы , воздушные шары , спутники и зондирующие ракеты для сбора данных из верхних слоев атмосферы.
Атмосферные приливы — это периодические колебания атмосферы Земли в глобальном масштабе, во многом аналогичные океанским приливам . Атмосферные приливы доминируют в динамике мезосферы и нижней термосферы, выступая в качестве важного механизма для переноса энергии из верхней атмосферы в нижнюю. Наземные аэрономы изучают атмосферные приливы, поскольку их понимание необходимо для понимания атмосферы в целом и полезно для улучшения понимания метеорологии. Моделирование и наблюдения за атмосферными приливами позволяют исследователям отслеживать и прогнозировать изменения в атмосфере Земли. [8]
«Верхнеатмосферная молния» или «верхнеатмосферный разряд» — термины, которые аэрономы иногда используют для обозначения семейства явлений электрического пробоя в верхней атмосфере Земли, которые происходят значительно выше высот тропосферной молнии , наблюдаемой в нижней атмосфере. В настоящее время предпочтительным термином для явления электрического разряда, вызванного в верхней атмосфере тропосферной молнией, является « транзиентное световое событие » (TLE). Существуют различные типы TLE, включая красные спрайты, ореолы спрайтов, синие струи и ELVES (аббревиатура от « Излучение света и возмущений сверхнизкой частоты, вызванных источниками электромагнитных импульсов »). [9]
Планетарная аэрономия изучает области атмосфер других планет [5] , которые соответствуют мезосфере, термосфере, экзосфере и ионосфере Земли. [6] В некоторых случаях вся атмосфера планеты может состоять только из того, что на Земле составляет верхнюю атмосферу, или только из ее части. Планетарные аэрономы используют наземные телескопы, космические телескопы и космические зонды , которые пролетают мимо , вращаются по орбите или приземляются на других планетах, чтобы получить знания об атмосферах этих планет с помощью таких инструментов, как интерферометры , оптические спектрометры , магнитометры и плазменные детекторы , а также таких методов, как радиозатмение . [10] Хотя планетарная аэрономия изначально ограничивалась изучением атмосфер других планет Солнечной системы , открытие экзопланет с 1995 года позволило планетарным аэрономам расширить свою область, включив также и атмосферы этих планет. [11]
Сравнительная аэрономия использует результаты земной и планетарной аэрономии — традиционно отдельных научных областей [5] — для сравнения характеристик и поведения атмосфер других планет друг с другом и с верхней атмосферой Земли. [5] Она стремится определить и описать способы, которыми различные химические свойства, магнитные поля и термодинамика на различных планетах влияют на создание, эволюцию, разнообразие и исчезновение атмосфер. [5]
Медиа, связанные с Aeronomy на Wikimedia Commons