stringtranslate.com

Аэрономия

Аэрономия — научное исследование верхних слоев атмосферы Земли и соответствующих областей атмосфер других планет. Это раздел как химии атмосферы , так и физики атмосферы . Ученые, специализирующиеся в области аэрономии, называемые аэрономами , изучают движение, химический состав и свойства верхней атмосферы Земли и соответствующих ей областей атмосфер других планет, а также взаимодействие верхних слоев атмосферы с космической средой . [1] В исследованиях аэрономов атмосферных регионов важными явлениями являются химическая диссоциация и ионизация .

История

Математик Сидни Чепмен ввел термин «аэрономия» для описания изучения верхних слоев атмосферы Земли [2] в 1946 году в письме редактору журнала Nature , озаглавленном «Некоторые мысли о номенклатуре». [3] Этот термин стал официальным в 1954 году, когда его принял Международный союз геодезии и геофизики . [4] Позднее под «аэрономией» стали понимать и изучение соответствующих областей атмосфер других планет.

Ветви

Аэрономию можно разделить на три основных раздела: наземная аэрономия , планетарная аэрономия и сравнительная аэрономия . [5]

Наземная аэрономия

Воздушные шары (слева) и ракеты-зонды (в центре) входят в число инструментов, которые аэрономы используют для сбора данных о верхних слоях атмосферы Земли. Справа: модель спутника «Аэрономия льда в мезосфере» (AIM), запущенного в 2007 году для сбора данных о серебристых облаках и полярных мезосферных облаках в атмосфере Земли.
Анимация данных об атмосферных приливах, собранных спутником TIMED в сентябре 2005 года.

Земная аэрономия фокусируется на верхних слоях атмосферы Земли, которые простираются от стратопаузы до границы атмосферы с космическим пространством и определяются как состоящие из мезосферы , термосферы и экзосферы и их ионизированного компонента, ионосферы . [5] Земная аэрономия контрастирует с метеорологией , которая является научным исследованием нижних слоев атмосферы Земли, определяемых как тропосфера и стратосфера . [5] [6] [примечание 1] Хотя земная аэрономия и метеорология когда-то были совершенно отдельными областями научных исследований, сотрудничество между наземными аэрономами и метеорологами расширилось, поскольку открытия, сделанные с начала 1990-х годов, продемонстрировали, что верхние и нижние слои атмосферы оказывают влияние друг друга по физике , химии и биологии . [5]

Наземные аэрономы изучают атмосферные приливы и разряды молний в верхних слоях атмосферы, такие как красные спрайты , ореолы спрайтов, синие струи и ЭЛЬВЫ. [ нужна цитата ] 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

Атмосферные приливы — это периодические колебания земной атмосферы глобального масштаба, во многом аналогичные океанским приливам . Атмосферные приливы доминируют в динамике мезосферы и нижней термосферы, служа важным механизмом транспортировки энергии из верхних слоев атмосферы в нижние. Наземные аэрономы изучают атмосферные приливы, потому что их понимание важно для понимания атмосферы в целом и полезно для улучшения понимания метеорологии. Моделирование и наблюдения атмосферных приливов позволяют исследователям отслеживать и прогнозировать изменения в атмосфере Земли. [8]

Молния в верхних слоях атмосферы

Представление явлений молний и электрических разрядов в верхних слоях атмосферы

«Молния в верхних слоях атмосферы» или «разряд в верхних слоях атмосферы» — это термины, которые аэрономы иногда используют для обозначения семейства явлений электрического пробоя в верхних слоях атмосферы Земли, которые происходят значительно выше высот тропосферных молний , ​​наблюдаемых в нижних слоях атмосферы. В настоящее время предпочтительным термином для явления электрического разряда, индуцируемого в верхних слоях атмосферы тропосферной молнией, является « переходное световое событие » (TLE). Существуют различные типы TLE, включая красные спрайты, ореолы спрайтов, синие струи и ELVES (аббревиатура от « Излучение света и очень низкочастотные возмущения из-за источников электромагнитных импульсов »). [9]

Планетарная аэрономия

Планетарная аэрономия изучает области атмосфер других планет [5] , соответствующие 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 , вращаются или приземляются на других планетах, чтобы получить знания об атмосферах этих планет с помощью таких инструментов, как интерферометры , оптические спектрометры , магнитометры и плазма. детекторы и методы, такие как радиозатмение . [10] Хотя планетарная аэрономия изначально ограничивалась изучением атмосфер других планет Солнечной системы , открытие с 1995 года экзопланет позволило планетарным аэрономам расширить сферу своей деятельности, включив в нее также и атмосферы этих планет. [11]

Сравнительная аэрономия

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 верхними слоями атмосферы Земли. [5] Он направлен на выявление и описание способов, которыми различные химические процессы, магнитные поля и термодинамика на разных планетах влияют на создание, эволюцию, разнообразие и исчезновение атмосфер. [5]

Примечания

  1. ^ Альтернативное определение делит атмосферу на три, а не на две части: «верхняя атмосфера» ограничивается экзосферой и термосферой, мезосфера и стратосфера составляют «среднюю атмосферу», а «нижняя атмосфера» состоит только из тропосферы. . Использование этого определения не меняет фокуса аэрономии, которая охватывает всю атмосферу Земли выше стратопаузы, или метеорологии, которая охватывает всю атмосферу Земли ниже стратопаузы.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Брассер, Гай (1984).Аэрономия средней атмосферы: химия и физика стратосферы и мезосферы. Спрингер. стр. xi. ISBN 978-94-009-6403-7.
  2. ^ Надь, Эндрю Ф.; Балог, Андре; Томас Э. Крейвенс; Мендилло, Майкл; Мюллер-Вударг, Инго (2008).Сравнительная аэрономия. Спрингер. стр. 1–2. ISBN 978-0-387-87824-9.
  3. ^ Сидней Чепмен, «Некоторые мысли о номенклатуре», Nature 157, (1946): 405. Доступно в Интернете по адресу: Nature.
  4. ^ Королевский бельгийский институт космической аэрономии «Аэрономия, наука об атмосфере, что это такое?» По состоянию на 21 мая 2021 г.
  5. ^ abcdefgh «Мендильо, Майкл, Эндрю Надь и Дж. Х. Уэйт, «Введение», Атмосфера в Солнечной системе: сравнительная аэрономия, серия геофизических монографий, том 130, 2002 г., без страниц, по состоянию на 23 марта 2021 г.». Архивировано из оригинала 22 мая 2013 года . Проверено 24 марта 2021 г.
  6. ^ ab «Планетарная аэрономия», Имперский колледж Лондона, по состоянию на 23 марта 2021 г.
  7. ^ Чепмен, Сидней (1960). Термосфера – самая внешняя атмосфера Земли . Физика верхней атмосферы. Академическая пресса . п. 4. ISBN 978-0-12-582050-9.
  8. ^ Волланд, Х., «Атмосферные приливные и планетарные волны», Kluwer Publ., Дордрехт, 1988.
  9. ^ Эрл Р. Уильямс (ноябрь 2001 г.) «Спрайты, эльфы и трубки тлеющего разряда», Physics Today , 54 (11): 41-47. Доступно в Интернете по адресу: Physics Today. Архивировано 27 мая 2012 г. на archive.today .
  10. ↑ Надь, Эндрю Ф., «История планетарной аэрономии», Cosmos.esa.int, по состоянию на 23 марта 2021 г.
  11. ^ Реферат Бауэра, Зигфрида Дж. и Гельмута Ламмера, Планетарная аэрономия: атмосферная среда в планетарных системах, Берлин: Springer-Verlag, 2004, ISBN 978-3-662-09362-7 , по состоянию на 23 марта 2021 г. 

Внешние ссылки