ВАЖНЕЙШИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ЗАВЕРШЕННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И
ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ИКИ РАН
2007г.
Рентгеновский
фон Вселенной по данным обсерватории ИНТЕГРАЛ.
Рентгеновский
фон Вселенной является суммарным излучением десятков миллионов активных ядер
галактик – сверхмассивных черных дыр и представляет собой уникальную запись
истории их эволюции. Ученые Института космических исследований РАН выполнили
критическую проверку этой гипотезы с помощью обсерватории ИНТЕГРАЛ –
совместного проекта Европейского космического агентства, России и США.
Ими была построена карта всего неба в жестких
рентгеновских лучах, на которой были обнаружены и отождествлены более 130
источников в ядрах близких к нам галактик. Замечательно, распределение ядер галактик, зарегистрированных ИНТЕГРАЛом,
четко отражает крупномасштабную структуру локальной Вселенной, состоящей из
сгущений галактик и пустот с характерными размерами в десятки миллионов
световых лет. Затем была выполнена уникальная программа наблюдений, в которой
Земля использовалась как экран, закрывающий от нас излучение далеких
источников, составляющих фон. Сопоставлние
измеренного потока космического рентгеновского фона и свойств
сверхмассивных черных дыр в локальной Вселенной показывают, что 10 миллиардов
лет назад черные дыры переживали эпоху бурного роста и были в сотни и тысячи раз ярче, чем сегодня.
|
|
|
|
|
Рис. 1: Карта неба в диапазоне энергий 17-60 кэВ,
полученная по данным первых четырех лет наблюдений обсерватории ИНТЕГРАЛ и
поверхностная плотность ядер активных галактик, отражающая крупномасштабную
структуру локальной Вселенной. |
||
|
|
Рис. 2: Спектр космического рентгеновского фона,
измеренный ИНТЕГРАЛом и предсказания моделей с эволюцией темпа роста
сверхмассивных черных дыр (красная кривая) и без нее (синяя кривая). |
|
Авторы: д.ф.-м.н. Сазонов С.Ю., д.ф.-м.н. Чуразов Е.М., к.ф.-м.н. Кривонос Р.А., д.ф.-м.н. Ревнивцев М.Г., академик РАН
Сюняев Р.А., к.ф.-м.н. Лутовинов А.А., к.ф.-м.н. Мольков С.В., д.ф.-м.н. Гребенев С.А.
д.ф.-м.н. Чуразов Е.М 333-33-77 chur@hea.iki.rssi.ru
Исследования
Венеры на КА ЕКА Венера Экспресс
|
|
Впервые
измерен вертикальный профиль отношения изотопов воды в атмосфере Венеры. Найдено, что отношение HDO/H2O в мезосфере Вереры приблизительно в
2.5 выше, чем в нижней атмосфере. Таким образом, выше облаков на Венере
отношение D/H
превышает земное в 300 раз (Bertaux et al.,
2007). Это позволяет оценить количество воды и историю ее исчезновения на
Венере. Под действием солнечного света вода распадается на водород и
кислород. Водород теряется в результате различных процессов диссипации в
космос, а кислород связывается при окислении коры. |
|
Потери
обычного водорода больше, чем более тяжелого дейтерия, и высокое отношение D/H на
Венере указывает на огромные потери воды в прошлом. Данные получены в
эксперименте СПИКАВ/СУАР (Россия, Франция, Бельгия) на космическом аппарате
Европейского космического агентства Венера Экспресс, завершившем в 2007
номинальную миссию (Svedhem et al, 2007). |
|
Свечение
молекулярного кислорода в верхней мезосфере Венеры.
Впервые получены вертикальные
профили ночного свечения О2 (а1δg)
на 1.27 мкм. Основной пик свечения находится
на высоте 97±
Свечение О2 на диске Венеры Примеры профилей интенсивности свечения О2
на лимбе в зависимости от прицельной
высоты
|
|
Направления движения потока в верхней атмосфере Венеры (90-110 км) по
смещению деталей облаков молекулярного кислорода: скорость потока меняет знак
вблизи полуночи. |
Атмосферная
циркуляция в южной полярной области Венеры
Впервые получено изображение и детально исследована структура южного
полярного вихря (ВИРТИС). Он имеет два
центра вращения в направлении против часовой стрелки, как и поток зональной
суперротации. Такую структуру принято называть полярный «диполь» (в кавычках, в отличие от магнитного диполя).
Оказалось, что циркуляция в полярных областях южного и северного полушария
имеет симметричный характер. Заметим, что северный полярный «диполь»
исследовался ранее на Пионер Венера и Венера 15. Получен период вращения южного
полярного «диполя», равный 2.48±0.5 суток. Как северный, так и южный полярные
«диполи» окружены холодным полярным «воротником». Разность температур между
«диполем» и «холодным воротником» в области верхней границы облаков может
достигать 50К. Причина такой температурной структуры связана с характером
динамики атмосферы. (Piccioni et al.
2007)
|
|
|
Тепловая карта южного полярного диполя
Венеры на ~60 км (слева) и изображения наиболее глубоких слоев облачного слоя,
рассеивающих излучение нижней атмосферы
в окнах 1.74 мкм (~20-30 км) и 2.35 мкм (~50 км).
К.ф.-м.н. Засова Л.В. 333—34-66 zasova@irn.iki.rssi.ru
Результаты опубликованы в
специальном номере журнала Nature
29 ноября 2007г
|
д.ф.м.н. О.И. Кораблев, к.ф.м.н. Л.В. Засова, к.ф.м.н. А.А. Федорова, к.ф.м.н. Н. Игнатьев, к.ф.м.н. А. Родин, к.ф.м.н. Д.В. Титов, к.ф.м.н. И.И. Виноградов, к.ф.м.н. А.В. Степанов, Д. Беляев Засова Л.В. 333-3466 zasova@irn.iki.rssi.ru Кораблев
О.И. 3335434 korab@iki.rssi.ru |
Bertaux J.-L., A.-C. Vandaele, O. Korablev,
E. Villard, A. Fedorova, D. Fussen, E. Quémerais, D. Belyaev, A.
Mahieux, F. Montmessin, C. Müller, E. Neefs, D. Nevejans, V. Wilquet,
J.P. Dubois, A. Hauchecorne, A. Stepanov, I. Vinogradov, A. Rodin "A
warm layer in Venus' cryosphere and high altitude measurements of HF, HCl, H2O
and HDO." Nature 450, doi:10.1038/nature05974, 2007. Drossart P., G.
Piccioni, J.C. Gerard, M.A. Lopez-Valverde, A. Sanchez-Lavega,
Piccioni G., P.
Drossart, A. Sanchez-Lavega, R. Hueso, F. Taylor, C. Wilson, D. Grassi, Svedhem Н, D.V. Titov, F.W. Taylor, O. Witasse. Venus as a more Earth-like
planet Nature 450, doi:10.1038/
nature06432, 2007. |
Картографирование нейтронного альбедо
атмосферы Земли и нейтронной компоненты радиационной дозы на борту
Международной космической станции.
В феврале 2007 года на борту
Международной космической станции успешно заработал российский прибор БТН
(Бортовой Телескоп Нейтронов). По данным этого эксперимента в течение первого
полугода работы были построены карты нейтронного излучения Земли и радиационной
дозы для нейтронов с энергиями в диапазоне 0.4 эВ – 10 МеВ (см рис. 1). Первые
результаты исследований были представлены на 7ой международной
конференции “Пилотируемые полеты в космос”
14-15 ноября 2007 г.
Рис. 1. Нейтронная компонента радиационной дозы на борту МКС,
измеренная по данным российского прибора БТН.
д.ф.-м.н. И.Г. Митрофанов 333-34-89 imitrofa@space.ru,
В.И. Третьяков 333-41-23 vladtr@mx.iki.rssi.ru
Решение парадокса устойчивости токового
слоя в хвосте магнитосферы Земли.
Решена теоретическая проблема,
которая активно, но безуспешно исследовалась в течение последних тридцати лет.
Так, было показано ранее, что изотропный токовый слой с ненулевой нормальной
компонентой магнитного поля является полностью устойчивым по отношению к
тиринг- (разрывной) моде за счет эффекта электронной сжимаемости (Lembege and Pellat, 1982). Поскольку
именно тиринг-мода является главным «претендентом» на роль неустойчивости,
приводящей к началу пересоединения в хвосте во время суббурь, то возник
парадокс: если токовый слой полностью устойчив, то каким образом происходит
разрыв тока и начало процессов пересоединения во время геомагнитных возмущений
в хвосте магнитосферы Земли? Современные
исследования спутников Cluster
свидетельствуют о том, что токовый слой в начале суббури утоньшается и
становится анизотропным. Группой ученых ИКИ РАН построена и исследована
самосогласованная модель анизотропного токового слоя в хвосте магнитосферы
Земли; показано, что такой токовый слой является неустойчивым по отношению к
тиринг-моде, а это, в свою очередь, может являться причиной начала
пересоединения магнитного поля во время суббури. В пространстве параметров
области неустойчивости представляют собой узкие «щели», вложенные в «океан»
устойчивости. Такое строение областей устойчивости объясняет свойство
метастабильности, когда токовый слой может относительно долго пребывать в
устойчивом состоянии, а потом, при изменении параметров, попадать в область
неустойчивости и взрывным образом разрушаться (рис. 1). Данные теоретических
исследований подтверждаются и
сравнением с экспериментальными данными.
Рис. 1.
Статья по данной работе:
Zelenyi Lev, Anton Artemiev, Helmi Malova, Victor Popov, Marginal
stability of thin current sheets in the Earth’s magnetotail, in press, Journ.
Atm. Solar-Terr. Phys., 2007.
Артемьев А.В.333-25-00 ante0226@yandex.ru , к.ф.-м.н. Малова Х.В. 333-25-00 hmalova@yandex.ru Попов В.Ю. masterlu@mail.ru
Исследованы гелиосферные условия, приводящие к
различным типам геомагнитных бурь
|
|
С целью раздельного изучения условий в различных типах солнечного
ветра, приводящих к бурям, на основании базы данных OMNI было проведено исследование
временного хода параметров солнечного ветра и межпланетного магнитного поля
для 623 магнитных бурь в период 1976-2000гг. Анализ проводился методом наложения эпох (за начало эпохи взято
время начала магнитной бури) для 5 различных категорий бурь, возбужденных
различными типами солнечного ветра: CIR (область сжатия в
интерфейсе быстрого и медленного потоков – Corotating Interaction Region) – 121 буря, Sheath (область сжатия
между невозмущенным солнечным ветром и телом магнитного облака) – 22, MC (магнитное облако) – 113
и “неопределенный тип” – 367, а так же для «всех бурь» - 623 бури. Полученные
данные (см. рисунок), с одной стороны, подтверждают полученные ранее
результаты без селекции интервалов по типам солнечного ветра, а с другой
стороны, указывают на имеющиеся различия в ходе параметров для различных
типов солнечного ветра. Хотя наименьшие значения Bz компоненты ММП наблюдаются в МС,
наименьшие значения Dst
индекса достигаются в Sheath.
Таким образом, вопреки общепринятой точке зрения наибольшие магнитные бури в
среднем возбуждаются во время Sheath,
а не во время тела МС, возможно, за счет более высокого давления и его вариаций
в Sheath. Кроме того,
статистический анализ показал, что, несмотря на наличие южной компоненты ММП
во всех случаях возбуждения бурь, для различных типов магнитных бурь имеются
существенные различия в остальных параметрах солнечного ветра, и прежде всего
в динамическом давлении (Pdyn)
и отношении теплового давления к магнитному (beta-параметр). |
|
Временной ход параметров солнечного ветра и межпланетного магнитного поля для 623 магнитных бурь в период 1976-2000гг., полученный методом наложенных эпох на основании данных базы OMNI для различных типов солнечного ветра: CIR, Sheath and MC. Ермолаев
Ю.И., М.Ю. Ермолаев, И.Г. Лодкина, Н.С. Николаева, Статистическое исследование гелиосферных условий,
приводящих к магнитным бурям.
Космич.Исслед. 45, №1, с.3-11, 2007 Ермолаев
Ю.И., М.Ю. Ермолаев, И.Г. Лодкина, Н.С. Николаева, Статистическое исследование гелиосферных условий,
приводящих к магнитным бурям. 2.
Космич. Исслед. 45, №6, с.489, 2007 Ермолаев Юрий Иванович, зав.лаб., д.ф.-м.н., т.333-13-88, yermol@iki.rssi.ru |
Особенности полярного переноса
влагозапаса в атмосфере Земли.
Анализ глобальных радиотепловых полей Земли из электронной коллекции Global-Field отдела 55 ИКИ РАН показал, что перенос водяного пара (и тепла) из приэкваториальной атмосферы планеты в более высокие широты («полярный перенос») осуществляется не меридиональной циркуляцией, а горизонтальными вихревыми движениями и, в первую очередь, тропическими циклонами. Так, тропический циклон Alberto «вырвал» и «унес» в средне-высокие широты (вплоть до 75ºс.ш.) около 1/3 суточного влагозапаса тропической атмосферы над северной Атлантикой.
Рис.1. Траектория (белая кривая на каждой картинке мозаики) и эволюция урагана ALBERTO по радиотепловым полям из электронной коллекции GLOBAL-Field
Рис.2. Влагозапас урагана ALBERTO и атмосферы над северной Атлантикой (в широтных зонах 0-30ºс.ш. и 30-60ºс.ш., сверху вниз) по радиотепловым полям из электронной коллекции GLOBAL-Field
Астафьева Н.М., Раев М.Д., Шарков Е.А. Спутниковая
СВЧ-радиометрия урагана ALBERTO: траектория и эволюция от тропических до
средних широт // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из
космоса. 2007, вып. 4, том II, С. 33-39.
д.ф.-м.н. Н.М. Астафьева, 333-21-45 ast@iki.rssi.ru
д.ф.-м.н., профессор Е.А. Шарков,
333-13-66 easharkov@iki.rssi.ru