Цели и задачи исследование планет в Казахстане
В обширной и разносторонней тематике астрофизических исследований, проводимых в Астрофизическом институте Казахстана (г. Алматы), изучение планет и других тел Солнечной системы составляет одно из традиционных направлений, начиная с 50-х годов прошлого столетия.
Необходимость изучения процессов, протекающих на телах солнечной системы, и их связи с солнечной активностью диктуется, прежде всего, серьезностью проблемы изменения земного климата. Поэтому мы считаем, что первоочередной перспективной задачей планетных исследований в Казахстане должна быть организация Информационно-аналитического Центра планетного мониторинга. Основная цель – это выявление относительной роли космических и антропогенных факторов, влияющих на земной климат, на основе сравнительного анализа климатических изменений, метеорологических процессов и геофизических явлений на Земле и аналогичных процессов в атмосферах других планет
С этим непосредственно смыкается участие в международных программах наземного астрофизического сопровождения космических миссий к планетам и, что было бы крайне важно, создание специализированного космического телескопа для планетного мониторинга, либо орбитального, либо размещаемого на Луне. Пока же и наземные наблюдения не теряют своего значения и успешно продолжаются.
Выдвинутая по нашей инициативе идея об организации международной службы планет получила поддержку на XIX Генеральной ассамблее Международного Астрономического Союза, состоявшейся в 1985 г. в Дели. Была принята специальная резолюция, гласившая: “Предложено сформировать специальную рабочую группу по службе планет, чтобы координировать наземные и космические наблюдения переменных явлений на поверхности и в атмосферах планет и спутников. Эти наблюдения должны быть регулярными и способствующими планированию будущих космических миссий и дополнению данных, получаемых при сближении с планетами. Они также будут вкладом в поиск и установление возможных корреляций между солнечной активностью и планетными явлениями”. Основные принципы организации и деятельности Службы планет или, как теперь чаще говорят – планетного мониторинга, были описаны в наших публикациях.
В качестве первого опыта организации Службы планет была разработана Программа “International Jupiter Watch” (“Международный патруль Юпитера”), которая осуществлялась с 1985 г. под эгидой Лаборатории реактивного движения (Пасадена, США) – ведущей организации по космическим исследованиям Солнечной системы. Несмотря на большие достижения в области космических исследований, Национальное управление по космонавтике и аэронавтике CША (NASA) обращает большое внимание и не жалеет средств на проведение и наземных наблюдений планет. Так, NASA построило телескоп диаметром 4 м специально для исследований с Земли небесных тел в инфракрасной области спектра.
Еще в 1993 г. возникла идея организации у нас Информационно-аналитического центра планетного мониторинга с широким кругом задач изучения климатических изменений на планетах солнечной системы. Получение системных данных по планетной физике и метеорологии, охватывающих по возможности весь комплекс дистанционно измеряемых характеристик состояния планеты, даст возможность проследить особенности метеорологических процессов на нескольких планетах одновременно и, в конечном счете, выявить те общие закономерности, которые могут быть связаны с воздействием одних и тех же внешних факторов (солнечная активность и т.п.). Такая широкая программа наблюдений должна быть определенным образом согласована не только между астрономическими обсерваториями и организациями, ведущими космические исследования, но и с наземной метеорологической службой, поскольку наиболее важной в практическом отношении задачей таких исследований должно стать изучение причин происходящих на Земле климатических изменений.
Необходимость серьезного подхода к исследованиям такого рода диктуется весьма актуальной проблемой изменения климата Земли, причины которого и последствия остаются пока предметом острых дискуссий. В частности, нет однозначного ответа на вопрос, что сильнее и в каком направлении влияет на климат и его изменение – космические факторы или антропогенные, связанные с полнейшим беспределом со стороны населения земного шара по отношению к атмосфере и всей окружающей среде, приводящим к их невероятному загрязнению. Для разделения этих факторов необходимы объекты сравнения, еще не подверженные техногенному воздействию. Такими объектами являются другие планеты, окруженные атмосферой, и изучение метеорологических процессов на них позволит выявить возможные корреляции (или отсутствие таковых) с происходящими на Земле климатическими изменениями.
Для интерпретации спектральных и фотометрических измерений необходимо, прежде всего, иметь хорошую теорию или, по крайней мере, результаты численных расчетов переноса излучения в рассеивающе-поглощающей среде.
Поэтому кроме наблюдательных работ в конце прошлого – начале текущего столетия в лаборатории велись и теоретические исследования, связанные с моделированием процессов облакообразования в атмосферах планет-гигантов и Титана. Инициатором этих работ был К.Ю.Ибрагимов, который вырос в стенах лаборатории от аспиранта до доктора физико-математических наук.
Спектрофотометрические исследования полярных областей Юпитера привели к интересному результату. В отличие от экваториального пояса, у которого коэффициент потемнения к краю диска заметно убывает с уменьшением длины волны (следствие роста истинного поглощения в сторону коротких длин волн), потемнение к краю полярных областей оказалось почти не зависящим от длины волны. Даже в ультрафиолетовой области спектра оно получается таким же, как и в видимых лучах. Плотный облачный слой большой оптической толщины должен был бы вызывать заметную зависимость коэффициента потемнения от длины волны. Отсутствие такой зависимости говорит, что в полярных областях Юпитера мы имеем дело с высоко расположенной стратосферной аэрозольной дымкой, имеющей небольшую оптическую толщину. В этом случае потемнение к полюсам в полярных областях должно или оставаться постоянным, или расти с уменьшением длины волны. К такому же выводу привели исследователей измерения с космического аппарата “Вояджер” в еще более коротковолновой области спектра, а именно, на длине волны 2400 А. Даже на этом участке спектра потемнение полярных областей было велико, несмотря на то, что в ультрафиолете должно было бы играть основную роль релеевское рассеяние в надоблачной атмосфере, которое сильно снижало бы потемнение к краям диска.
Оценки содержания метана в атмосферах Юпитера и Сатурна, сделанные с учетом влияния многократного рассеяния в облачных слоях на эффективный оптический путь поглощения, свидетельствуют о том, что относительное содержание углерода на планетах-гигантах в 2-3 раза выше, чем его космическое и солнечное содержание.
Исследования характера вариаций интенсивности полос поглощения метана на диске Сатурна показали некоторые различия в этих вариациях для умеренной по интенсивности полосы метана λ 6190А и более сильной — λ 7250 А. Поскольку эффективный уровень формирования полос внутри облачного слоя зависит от величины вероятности выживания кванта (или альбедо однократного рассеяния), слабые полосы формируются глубже, чем сильные. Если бы в облачном покрове Сатурна соблюдалось условие однородности, характер вариаций обеих полос был бы одинаков. Наблюдения же показали, что в экваториальном поясе обе полосы слабее, чем в поясе умеренных широт, что говорит о различии в высотах верхней границы облаков или в значениях их объемной плотности. Но, кроме того, сравнение наблюдений с теоретическими расчетами показало, что и вертикальное распределение плотности аэрозоля неодинаково в экваториальном и умеренном поясах планеты. Двухслойная модель формирования полос поглощения была применена и к анализу измерений интенсивности вращательных линий метана в спектре Урана, и к оценке содержания метана в атмосфере этой планеты.
Американский исследователь планет Т. Герелс
с сотрудниками планетной лаборатории (1984 г.)
Сотрудники Лаборатории (1988г.): на переднем плане В.Д.Вдовиченко, Харитонова Г.А.
На втором плане слева направо: Ашимова А.,
Тейфель В.Г., Мосина С.А., Синяева Н.В., Саламахина Т.И.,
Хлупина Г.В., Кириенко Г.А., Носова Т.В.
Коллектив лаборатории физики Луны и планет в 2014 году:
Г.А. Харитонова, Н.Н. Бондаренко. А.И. Каримов, Г.А. Кириенко, В.Г. Тейфель, П.Г. Лысенко, В.А. Филиппов, В.Д. Вдовиченко
