Авторы
Назарова А. В. (1), Евдокимова Д. Г. (2), Федорова А. А. (2), Кораблев О. И. (2)
Организации
(1) Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова
(2) Институт космических исследований РАН
(2) Институт космических исследований РАН
Сессия
Исследование планет
Форма представления
Устный
Научный руководитель
Евдокимова Дарья Геннадьевна, к.ф.-м. н., н.с. ИКИ РАН
Место работы научного руководителя
Институт космических исследований РАН
Текст тезисов
Венера обладает толстым облачным слоем, преимущественно состоящим из капель концентрированной серной кислоты (H2SO4), который расположен на высотах от 47 до 70-75 км и препятствует дистанционным наблюдениям за поверхностью и нижними слоями атмосферы. Плотная атмосфера планеты, основным компонентом которой является углекислый газ (CO2) с содержанием 96.5%, обеспечивает сильно отличающиеся от земных атмосферные условия у поверхности: температура 750 K (477º C) и давление 92 атм. При таких температурах и давлениях запуск посадочных аппаратов становится сложной технической задачей, а срок их работы ограничен часами. Ввиду этого, особый интерес представляют орбитальные измерения теплового излучения разогретой поверхности и нижней атмосферы, в том числе с целью поиска и наблюдения периодических процессов. Большая часть теплового излучения поверхности поглощается углекислым газом и малыми газовыми составляющими (например, H2O). Однако существует несколько “окон прозрачности” - узких диапазонов, в которых не происходит поглощения углекислым газом. Цель данного исследования — изучить тепловое излучение поверхности, которое наблюдается в окне прозрачности 1 мкм. В этом диапазоне излучение достигает верхней границы атмосферы и не поглощается другими газовыми составляющими.
Модель переноса излучения в окне прозрачности 1 мкм основана на работах Bezard et al., 2011 [1] и Fedorova et al., 2015 [3], где подобная задача решалась для диапазона 1.1-1.3 мкм. В этой модели перенос излучения рассчитывается с помощью программы SHDOMPP, которая вычисляет неполяризованный перенос излучения в плоскопараллельной атмосфере с использованием метода дискретных ординат. Оптические свойства среды, предполагается, единообразны в каждом слое [2]. Профиль температуры и давления задается из базы данных VIRA, основанной на данных спускаемых аппаратов [7]. В данной работе производились расчеты для исследуемого диапазона. Коэффициенты поглощения CO2 были вычислены с использованием спектроскопической базы данных “High-T” [1, 3, 6]. Облачный слой считался состоящим из частиц аэрозоля сферической формы, состоящих из 75% H2SO4, а вертикальное распределение частиц в облачном слое было задано согласно недавней работе Haus et al., 2016 [4]. Кроме того, интенсивность излучения определяется такими параметрами, как высота и излучательная способность поверхности наблюдаемой точки и концентрация частиц аэрозоля в облачном слое. В работе данные параметры варьировались.
Результаты моделирования переноса излучения используются для сравнения с экспериментальными данными инфракрасного (ИК) спектрометра СПИКАВ-ИК (англ., SPICAV - SPectroscopy for the Investigation of the Characteristics of the Atmosphere of Venus) [5], проводившего ночные наблюдения Венеры в надир в спектральном диапазоне от 0.65 до 1.7 мкм. Данный эксперимент проработал на орбите Венеры около 8 лет, с апреля 2006 по декабрь 2014. Прибор был установлен на аппарате космической миссии “Венера-Экспресс”, орбита которого являлась полярной эллиптической, а её высота находилась в интервале от 66000 до 250 км. Спектральное разрешение СПИКАВ-ИК выше, чем 1 нм [5], что является преимуществом по сравнению с другими экспериментами, проводившими наблюдения Венеры в окне прозрачности 1 мкм.
Литература:
[1] Bézard B. et al. The 1.10-and 1.18-μm nightside windows of Venus observed by SPICAV-IR aboard Venus Express //Icarus. – 2011. – Т. 216. – №. 1. – С. 173-183.
[2] Evans K. F. SHDOMPPDA: A radiative transfer model for cloudy sky data assimilation //Journal of the atmospheric sciences. – 2007. – Т. 64. – №. 11. – С. 3854-3864.
[3] Fedorova A. et al. The CO2 continuum absorption in the 1.10-and 1.18-μm windows on Venus from Maxwell Montes transits by SPICAV IR onboard Venus express //Planetary and Space Science. – 2015. – Т. 113. – С. 66-77.
[4] Haus, R., Kappel, D., Tellmann, S., Arnold, G., Piccioni, G., Drossart, P., & Häusler, B. (2016). Radiative energy balance of Venus based on improved models of the middle and lower atmosphere. Icarus, 272, 178-205.
[5] Korablev O. et al. SPICAV IR acousto-optic spectrometer experiment on Venus Express //Planetary and Space Science. – 2012. – Т. 65. – №. 1. – С. 38-57.
[6] Pollack, J. B., Dalton, J. B., Grinspoon, D., Wattson, R. B., Freedman, R., Crisp, D., ... & Ma, Q. (1993). Near-infrared light from Venus’ nightside: A spectroscopic analysis. Icarus, 103(1), 1-42.
[7] Seiff, A., Schofield, J. T., Kliore, A. J., Taylor, F. W., Limaye, S. S., Revercomb, H. E., ... & Marov, M. Y. (1985). Models of the structure of the atmosphere of Venus from the surface to 100 kilometers altitude. Advances in Space Research, 5(11), 3-58.
Модель переноса излучения в окне прозрачности 1 мкм основана на работах Bezard et al., 2011 [1] и Fedorova et al., 2015 [3], где подобная задача решалась для диапазона 1.1-1.3 мкм. В этой модели перенос излучения рассчитывается с помощью программы SHDOMPP, которая вычисляет неполяризованный перенос излучения в плоскопараллельной атмосфере с использованием метода дискретных ординат. Оптические свойства среды, предполагается, единообразны в каждом слое [2]. Профиль температуры и давления задается из базы данных VIRA, основанной на данных спускаемых аппаратов [7]. В данной работе производились расчеты для исследуемого диапазона. Коэффициенты поглощения CO2 были вычислены с использованием спектроскопической базы данных “High-T” [1, 3, 6]. Облачный слой считался состоящим из частиц аэрозоля сферической формы, состоящих из 75% H2SO4, а вертикальное распределение частиц в облачном слое было задано согласно недавней работе Haus et al., 2016 [4]. Кроме того, интенсивность излучения определяется такими параметрами, как высота и излучательная способность поверхности наблюдаемой точки и концентрация частиц аэрозоля в облачном слое. В работе данные параметры варьировались.
Результаты моделирования переноса излучения используются для сравнения с экспериментальными данными инфракрасного (ИК) спектрометра СПИКАВ-ИК (англ., SPICAV - SPectroscopy for the Investigation of the Characteristics of the Atmosphere of Venus) [5], проводившего ночные наблюдения Венеры в надир в спектральном диапазоне от 0.65 до 1.7 мкм. Данный эксперимент проработал на орбите Венеры около 8 лет, с апреля 2006 по декабрь 2014. Прибор был установлен на аппарате космической миссии “Венера-Экспресс”, орбита которого являлась полярной эллиптической, а её высота находилась в интервале от 66000 до 250 км. Спектральное разрешение СПИКАВ-ИК выше, чем 1 нм [5], что является преимуществом по сравнению с другими экспериментами, проводившими наблюдения Венеры в окне прозрачности 1 мкм.
Литература:
[1] Bézard B. et al. The 1.10-and 1.18-μm nightside windows of Venus observed by SPICAV-IR aboard Venus Express //Icarus. – 2011. – Т. 216. – №. 1. – С. 173-183.
[2] Evans K. F. SHDOMPPDA: A radiative transfer model for cloudy sky data assimilation //Journal of the atmospheric sciences. – 2007. – Т. 64. – №. 11. – С. 3854-3864.
[3] Fedorova A. et al. The CO2 continuum absorption in the 1.10-and 1.18-μm windows on Venus from Maxwell Montes transits by SPICAV IR onboard Venus express //Planetary and Space Science. – 2015. – Т. 113. – С. 66-77.
[4] Haus, R., Kappel, D., Tellmann, S., Arnold, G., Piccioni, G., Drossart, P., & Häusler, B. (2016). Radiative energy balance of Venus based on improved models of the middle and lower atmosphere. Icarus, 272, 178-205.
[5] Korablev O. et al. SPICAV IR acousto-optic spectrometer experiment on Venus Express //Planetary and Space Science. – 2012. – Т. 65. – №. 1. – С. 38-57.
[6] Pollack, J. B., Dalton, J. B., Grinspoon, D., Wattson, R. B., Freedman, R., Crisp, D., ... & Ma, Q. (1993). Near-infrared light from Venus’ nightside: A spectroscopic analysis. Icarus, 103(1), 1-42.
[7] Seiff, A., Schofield, J. T., Kliore, A. J., Taylor, F. W., Limaye, S. S., Revercomb, H. E., ... & Marov, M. Y. (1985). Models of the structure of the atmosphere of Venus from the surface to 100 kilometers altitude. Advances in Space Research, 5(11), 3-58.