ВАЖНЕЙШИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ЗАВЕРШЕННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

2008г.

Ранний этап формирования протозвезды

 

   Проведен многолетний цикл исследований структуры активной области в плотном молекулярном облаке Туманности Ориона. Активные процессы формирования протозвезды сопровождались мощным мазерным излучением в линиях водяного пара (λ=1.35 см). Ширина линии не превышала 0.4 км/с (35 кГц). Излучение достигало F £ 8 МЯн и было линейно поляризовано (Р ≈ 70%). Наблюдалось экстраординарное вращение плоскости поляризации c¢ ≈ 25о/км/с, рис.1 (А). Наблюдения проводились методом сверхдальней радиоинтерферометрии в рамках широкого международного сотрудничества на глобальной сети и системе VLBA. Достигнуто предельное угловое разрешение ~10 мксек дуги или 0.005 а.е.

 

(А)

(Б)

(В)

 

Рис.1 : Профиль линии мазерного излучения в Орионе КЛ – (А). S-образная структура – диск с концентрическими кольцами, наблюдаемый с ребра – (Б). (Внизу слева – цепочка компонент, диаметр кружков Æ = lgTb, Tb - яркостная температура. Справа – зависимость скорости от относительного положения компонент). Тор и биполярный поток –(В).

 

Обнаружена высокоорганизованная структура – цепочка компактных компонент и биполярный поток, рис.1 (Б). Компоненты распределены вдоль S-образной структуры и соответствуют тангенциальным направлениям концентрических колец, наблюдаемых с ребра. Размеры компонент не превышают 100 мксек (0.05 а.е.). Размер диска, разделенного на кольца, равен ~30 а.е., вращение твердотельное, период вращения Т »170 дней.

 

(А)

(Б)

 

Рис.2 Высококоллимированный биполярный поток – слева (кружок в правом нижнем углу соответствует угловому разрешению 50 мксек дуги). Справа – область эжектора, отрезки прямых соответствуют поляризованному излучению (разрешение 10 мксек).

 

    В центральной части выделяется тороидальная структура и биполярный поток, рис. 1 (В) и рис.2 (А). Высоко коллимированные потоки наблюдаются на расстояниях до 10 а.е. Сопла разнесены на 8 мксек (0.005 а.е.), рис.2 (Б). Скорость эжекции вещества достигает 10 км/с. Реактивное воздействие эжектируемого вещества вызывает прецессию (Т » 10 лет), угловая скорость которой W~t2. В результате чего формируется спиралевидная структура потоков с переменным шагом. Ориентации фрагментов потоков на выходе сопел отличаются на 45о, а их продольные составляющие скоростей смещены на 0.12 км/с, что и определяет наблюдаемое экстраординарное вращение плоскости поляризации суммарного излучения. Окружающая оболочка (VLSR= 7.65 км/с) усиливает мазерное излучение в полосе 0.4 км/с более чем на три порядка. Масса центрального тела, в предположении кеплеровского движения внешних частей диска, не превышает 0.01 М¤. Малая масса и вращение центральной части диска с постоянной скоростью предполагает вихревое движение, которое подобно антицентрифуге всасывает окружающее вещество и эжектирует его в виде биполярного потока с формированием массивного тела - протозвезды.

1.     Л.И. Матвеенко, С.С. Сиваконь : [Поляризованное излучение эжектора в Орионе КЛ], Письма в Астрономический Журнал, т. 34, с. 908, (2008).

2.     L.I. Matveyenko, P.J. Diamond, D.A. Graham, K.M. Zaharin, V.A. Demichev & S.S. Sivakon :[Fine Structure of Star Formation Region in Orion KL], proceedings of VSOP-2 symposium, ASP Conference Series, (2008).

3.     V.A. Demichev, L.I. Matveyenko, D.A. Graham, Ph. J. Diamond :[Maser H2O Outbursts and Bullets in Orion KL], proceedings of VSOP-2 symposium, ASP Conference Series, (2008).

д.ф.-м.н. Л.И. Матвеенко e-mail: matveen@iki.rssi.ru

 

Измерения нетеплового давления в горячем газе эллиптических галактик.

 

Распределение обычных звезд и горячего (десятки миллионов градусов) газа, наблюдаемого в рентгеновском диапазоне длин волн, отражают свойства общей гравитационной потенциальной ямы индивидуальных эллиптических галактик и центральных галактик в группах и скоплениях. В работе было выполнено сравнение профилей гравитационных потенциалов галактик NGC 4486 (M87) и NGC 1399, полученных из рентгеновских и оптических данных. Это сравнение показывает, что совместный вклад космических лучей, магнитных полей и микро-турбулентности составляет около 10-20% от теплового давления газа. Этот предел ограничивает не только плотность энергии космических лучей в настоящее время, но и налагает ограничения на всю историю горячего газа при условии, что протоны космических лучей эволюционируют адиабатическим образом и их диффузия по пространству подавлена. 
               Churazov E., Forman W., Vikhlinin A., Tremaine S., Gerhard O., Jones C.,  2008. “Measuring the non-thermal pressure in early-type galaxy atmospheres: a comparison of X-ray and optical potential profiles in M87 and NGC 1399.” MNRAS, 388, 1062-1078. 
 

 

Рис.1 Рентгеновское (слева) и оптическое (справа) изображения галактики М87. Сравнение распределений звезд и горячего газа в общей потенциальной яме позволят измерить вклад нетепловой составляющей в полное давление газа.

Чл.-корр. РАН Чуразов Е.М.

Выявлены общие статистические свойства турбулентности в магнитосферных погранслоях и в краевой плазме термоядерных установок,  указывающие на супердиффузию.

 

Сравнение статистических свойств турбулентности в магнитосферных погранслоях и в краевой плазме термоядерных установок продемонстрировало однотипный характер временных зависимостей структурных функций плазменных флуктуаций и их мультифрактальных спектров.

Несмотря на существенную разницу плазменных параметров, пограничная турбулентность в обоих случаях проявляет черты расширенного самоподобия, наряду со свойствами перемежаемого характера процессов переноса, обусловленного аномальным, по сравнению с гауссовским распределением вероятностей, и спорадическими всплесками потока плазмы.

В большинстве исследованных случаев турбулентный каскад хорошо описывается лог-Пуассоновской моделью с одномерными диссипативными структурами. Статистический подход позволяет характеризовать наблюдаемые процессы переноса как умеренную супердиффузию с зависимостью среднеквадратичного смещения от времени ádx2ñ µ t a  при a » 1.4 ¸ 1.87  >  1. Степень перемежаемости пограничной турбулентности в обоих случаях также весьма близка. 

            Savin S., E. Amata, L. Zelenyi, et al., High kinetic energy jets in the Earth's magnetosheath: Implications for plasma dynamics and anomalous transport, Письма в ЖЭТФ, 87, 691 (2008)

Budaev V.P., S. Savin, L. Zelenyi, et al., Intermittency and extended self-similarity in space and fusion plasma: boundary effects, Plasma Phys. Control. Fusion 50 074014, doi:10.1088/0741-3335/50/7/074014, (2008)                      

Савин Сергей Петрович, д.ф.-м.н.                      Будаев Вячеслав Петрович, к.ф.-м.н.

e-mail: ssavin@iki.rssi.ru, тел.: 3331100             e-mail: budaev@mail.ru, тел.: 3331100

 

Результат получен в сотрудничестве с Институтом ядерного синтеза, РНЦ "Курчатовский институт"

 

 

 

 

Рисунок: Поток ионов ( в 108 см-2с-1,  черная линия) в турбулентном пограничном слое над околоземной магнитопаузой по измерениям «Интербола-1» 29 марта 1996 г. Толстая красная линия показывает одновременные измерения в солнечном ветре на спутнике «WIND». Пунктиром показан поток, приблизительно соответствующий МГД модели обтекания магнитосферы Земли солнечным ветром. Баланс потока достигается за счет перемежаемых струй (всплесков потока свыше модельных значений), функция вероятности значений которого удовлетворяет условию супердиффузии.  По горизонтали – мировое время в часах

Формирование нестационарных токовых слоев и динамика ускорения плазмы в хвосте магнитосферы Земли.

 

На основе наблюдательных данных спутников Кластер и Геотэйл установлены модели формирования нестационарных структур магнитного и электрического поля, отвечающих за ускорение плазмы.

Разработана модель сдвиговой деформации в толстом плазменном слое, рассматривающая независимое вертикальное движение отдельных магнитных силовых трубок в результате которого возникают сильно наклоненные токовые слои и осцилляции наклона слоя обнаруженные ранее в эксперименте. При этом помимо стационарного тока Jy, возникает существенный компонент тока, направленный по вертикали Jz, пропорциональный наклону слоя (Рис.1). Деформационные движения со сложным частотным спектром приводят к вариации наклона слоя на разных масштабах времени, создавая бифурцированные и асимметричные профили в наблюдательных данных.

Установлено наличие в токовом слое геомагнитного хвоста пространственно локализованных источников неадиабатического ускорения ионов двух типов. Первый тип ионных пучков с энергиями до 20 кэВ и узким распределением по скоростям согласуется с моделью квазистационарного неадиабатического ускорения электрическим полем утро-вечер в локализованной области хвоста на расстояниях более 110 радиусов Земли от Земли.  Второй тип ионных пучков с более высокими энергиями до 30 кэВ и более широкой функцией распределения ионов по скоростям наблюдается во время активных геомагнитных периодов, указывая на близость источника к магнитной сепаратрисе (Х-линии пересоединения) и на существенную роль индукционных электрических полей в их ускорении.


Рис. 1  Слева: колебания модельного слоя. Jy компонент тока практически постоянен, Jz дивгается за изменением угла наклона (нижняя кривая). Справа: пример наблюдаемого слоя. Динамика изменения тока сходна с моделью.

Рис.2. Слева - коллимированный по энергиям ионный пучок (I тип) движущийся к Земле. Справа -  широкий по параллельным скоростям ионный пучок  (2 тип). E-T спектрограммы электронов (все направления), ионов движущихся к Земле, ионов движущихся от Земли, временной профиль магнитного поля и электронной температуры.

            Grigorenko, E.E., Hoshino, M., Hirai, M., Mukai, T., Zelenyi, L.M., “Geography” of ion acceleration in the magnetotail. X-line versus Current Sheet effects, submitted to J. Geophys. Res., 2008.

            Grigorenko E.E., L.M. Zelenyi, M.S. Dolgonosov, J.-A. Sauvaud, Spatial and temporal structures in the vicinity of the Earth’s tail magnetic separatrix. Cluster observations, Book of Proceedings of 15th Cluster Workshop and CAA School, accepted for publication, 2008.

            A.A.Petrukovich, W.Baumjohann, R.Nakamura, A.Runov,    Formation of current density profile in tilted current sheets  Ann. Geophys., 26, 2008, 3669–3676.

            Sharma, S., R. Nakamura, A. Runov, E. E. Grigorenko, H. Hasegawa, M. Hoshino, P. Louarn, C. J. Owen, A. Petrukovich, J.-A. Sauvaud, V. S. Semenov, V. A. Sergeev, J. A. Slavin, B. U. ¨O. Sonnerup, L. M. Zelenyi, G. Fruit, S. Haaland, H. Malova, and K. Snekvik, Transient and Localized Processes in the Magnetotail: A Review, Annales Geophysicae, 26, 955–1006, 2008.

 

д.ф.-м.н. А. Петрукович apetruko@iki.rssi.ru

Григоренко Е.Е. к.ф.-м.н.

e-mail: elenagrigorenko2003@yahoo.com , тел.: 333-14-67

 

Открытие молекулы гидроксила в атмосфере Венеры

 

В лимбовых спектрах Венеры, полученных изображающим спектрометром ВИРТИС на Венере Экспресс, отождествлены ИК полосы Мейнеля OH (2-0) в области 1.40–1.49 мкм и OH (1-0) и (2-1) в области 2.6–3.14 мкм с интегральной интенсивностью соответственно 100±40 and 880±90 kR.

До сих пор свечение ОН наблюдалось только в атмосфере Земли  - это открытые в 1948 году Мейнелем колебательно-вращательные полосы, возникающиеся при переходах между уровнями основного состояния. Предпринимались безуспешные попытки обнаружить ОН в атмосфере Марса (впервые, Краснопльским на Марс-5), химия ОН для Марса хорошо разработана, соответственно гидроксил играет ключевую роль в восстановлении атмосферы из СО2, которая разрушается на дневной стороне солнечным УФ. Учитывая малое содержание воды в атмосфере Венеры, обнаружение гидроксила было неожиданным.

 Эмиссии ОН переменны в пространстве и времени, но коррелируют с эмиссией О2 1.27 мкм по интенсивности и положению пика эмиссии (96±2км). Обнаружение ОН приводит к изменениям существующих представлений о химических проессах в атмосфере Венеры, касающихся реакций с участием  Н, ОН и О3.

По относительному распределению интенсивности в полосе ОН (1-0) вращательная температура найдена равной 250 ± 25К, что согласуется с результатами эксперимента СПИКАВ, показавшими существование горячего слоя атмосферы  на высотах 95 – 100 км (на некоторых орбитах). Наблюдаемое изменение интенсивности свечений как О2 так и ОН по измерениям  с различных орбит, по-видимому, связано с зависимостью как эффективности химических реакций, так и столкновительной деактивации, от физических условий в атмосфере, и в первую очередь от температуры, хотя могут играть роль и вариации содержания НО2, Н, О и О3.

Засова Л.В., Шакун А., Игнатьев Н.И.

 

(First detection of hydroxyl in the atmosphere of Venus. G. Piccioni, P. Drossart, L. Zasova, A. Migliorini1, J-C G´erard, F.P. Mills, A. Shakun, A. Garc´ıa Mu˜noz, N. Ignatiev, D. Grassi, V. Cottini, F.W. Taylor, S. Erard, and the VIRTIS-Venus Express Technical Team. Astronomy and Astrophysics, V. 483, pp.L29-L33)

 

 

 

 

Лимбовый спектр Венеры, усредненный в пределах 90 - 100 км высоты и 25 - 35°N (LT  ~ 2 h). Наряду с  O2 (0,0) 1.27 мкм и (0,1) 1.58 мкм  наблюдаются полосы ОН на 1.40 -149 мкм (2-0) и 2.6–3.14 мкм (1-0)и (2-1). Детали на 1.1, 1.18 и 1.74 мкм (звездочки) - следы теплового излучения нижней атмосферы,  рассеянного  надоблачной дымкой. Приведены синтетические спектры (черный спекр – измеренный). На лимбовых изображениях приведены две линии, соответствующие высоте над поверхностью 0 и 100 км. Вытянутое лимбовое изображение связано с разным масштабом по осям.

Автоматизированный метод оценки степени повреждения лесов пожарами  по данным спутниковым наблюдений

В зависимости от типа леса, вида и интенсивности пожара, фенологических, погодных и других факторов, последствия воздействия огня на лесные экосистемы изменяются в широком диапазоне - от улучшения условий произрастания насаждений до их гибели.  Степень повреждения и масштабы гибели насаждений являются ключевыми характеристиками, позволяющими оценивать экологические и экономические последствия  пожаров, определять объемы эмиссий тепличных газов в атмосферу, прогнозировать динамику лесов и планировать лесохозяйственную деятельность. Вместе с тем традиционная система инвентаризации и мониторинга лесов не обеспечивает регулярное получение данных о степени повреждения лесного покрова пожарами в масштабах страны. Использование данных спутниковых наблюдений в сочетании с автоматизированными методами их обработки представляет в настоящее время единственную практическую возможность получения для больших территорий регулярно обновляемых и однородных данных о последствиях воздействия огня на лесной покров. 

Разработанный в ИКИ РАН автоматический метод позволяет ежегодно оценивать  степень повреждения и определять площади погибших от пожаров лесов Российской Федерации на основе данных спутникового прибора Terra-MODIS (пространственное разрешение 500 м). В основе метода лежит модифицированный, применительно к использованию временных серий спутниковых данных, алгоритм декомпозиции спектральных смесей, дающий возможность оценивать долю площади крон погибших деревьев в пологе насаждения. Созданная на основе метода автоматическая технология позволила, в частности, получить уникальную информацию о площади погибших от пожаров лесов на  территории Российской Федерации за период 2003-2008 годов (рис. 1) и провести ретроспективную оценку последствий природных пожаров. В 2008 году начато внедрение технологии в Информационную систему дистанционного мониторинга Федерального агентства лесного хозяйства (ИСДМ Рослесхоз). Метод и технологию планируется также активно использовать при выполнении российских и международных научных проектов по изучению глобальных изменений окружающей среды и климата.

Рисунок 1. Пройденная огнем площадь лесов и площадь погибших лесов за 2003-2008 годы (тыс. га)

 

Егоров В.А., Барталев С.А., Лупян Е.А., Стыценко Ф.B., Сравнительный анализ результатов детектирования пройденных огнем площадей на территории Северной Евразии по данным SPOT-Vegetation и Terra-MODIS. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса: Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов. Сборник научных статей. Выпуск 5. Том II. – М.: ООО «Азбука-2000», 2008. - С. 292-296.

д.т.н.Барталев С.А., к.т.н. Егоров В.А., д.т.н. Лупян Е.А.