Физики из МФТИ смоделировали марсианскую зиму

Автор: Леонид Гляделов . Опубликовано в категории: ЭКЗОПЛАНЕТЫ

1 1 1 1 1 Рейтинг 0 [0 Голоса (ов)]

Рисунок 1. Бимодальное распределение концентрации частиц в зависимости от их размера: пик при радиусе порядка 0,025 микрометра более отчетливый, пик при радиусе около 0,4 микрометра выражен слабее. Изображение: Дмитрий Шапошников и др.,

Новости космоса:
Группа ученых из МФТИ совместно с немецкими и японскими коллегами численно смоделировала распределение водяного пара и льда в атмосфере Марса в течение года.

При расчетах исследователи предположили, что, помимо относительно крупных частиц атмосферной пыли, на которых происходит конденсация пара, необходимо включить в рассмотрение более мелкие, незаметные для приборов частицы. Это позволило получить точную картину, которая лучше согласуется с результатами прямых измерений с орбитальных зондов. Статья опубликована в Journal of Geophysical Research: Planets.

Подробнее:

Александр Родин, руководитель лаборатории инфракрасной спектроскопии МФТИ: «Наша модель описывает трехмерные движения воздушных масс в атмосфере планеты, перенос солнечного и инфракрасного излучения, фазовые переходы воды, а также микрофизику марсианских облаков, которая играет ключевую роль в круговороте воды на планете».

Воды на Марсе сравнительно немного, особенно в разреженной холодной атмосфере: если собрать всю взвешенную в атмосфере воду и распределить ее ровным слоем по поверхности планеты, его толщина составит не более 20 микрометров. Тем не менее, даже несмотря на низкую концентрацию, вода оказывает значительное влияние на марсианский климат. Например, облака рассеивают и переизлучают падающее на них инфракрасное излучение, а конденсация льда на аэрозольных частицах очищает атмосферу от пыли. Поэтому для понимания происходящих на Марсе процессов важно разобраться, как именно вода в виде пара и ледяных кристаллов переносится воздушными потоками атмосферы и перераспределяется между сезонными полярными шапками.

Впервые воду на Марсе нашли еще в 1963 году, а затем подробно исследовали с помощью большого числа приборов, установленных на орбитальных аппаратах, посадочных платформах и марсоходах — начиная от космического аппарата «Маринер-9» и заканчивая межпланетной станцией «ЭкзоМарс». Кстати, на борту одной из них, «Марс-экспресс», установлен российский инструмент SPICAM, также изучающий атмосферу планеты. Используя результаты измерений, ученые разработали модель марсианской атмосферы, которую впоследствии значительно уточнили и проверили с помощью численных расчетов.

Тем не менее результаты расчетов не всегда согласуются с данными реальных измерений. Все разработанные численные модели учитывают конденсацию воды на аэрозольных частицах, взвешенных в атмосфере: как известно, облака прежде всего возникают именно вокруг таких частиц (подробнее можно прочитать в статье Льва Тарасова «Почему образуются облака?»). Получается, результаты моделирования существенным образом зависят от распределения этих частиц по размерам, которое известно не так хорошо. Считается, что это распределение имеет всего один максимум. Впрочем, последние наблюдения указывают на то, что в отдельные сезоны оно может иметь два пика — по-научному такое распределение называется бимодальным.

В своей работе группа ученых под руководством Александра Родина и Пауля Хартога построила модель гидрологического цикла Красной планеты, учитывая бимодальность распределения концентрации аэрозольных частиц по размерам. Для этого они использовали модель общей циркуляции атмосферы Марса MAOAM (Martian Atmosphere Observation and Modeling — моделирование и наблюдение за марсианской атмосферой), разработанную в институте имени Макса Планка. Опираясь на надежный трехмерный расчет циркуляции атмосферы, физики построили теоретическую модель процессов, которая позволяет качественно объяснить фазовые переходы воды и ее перенос атмосферными потоками.

В результате ученые выяснили, что наибольшая концентрация воды достигается над северным полюсом в тот момент, когда в соответствующем полушарии наступает лето. По мере приближения зимы плотность водяного пара, взвешенного в атмосфере, постепенно снижается — это может указывать на конденсацию воды и выпадение в виде осадков на поверхность планеты. Результаты расчетов практически полностью совпали с картой, построенной на основании наблюдений SPICAM: небольшие расхождения наблюдались только около периодов наибольшей концентрации воды в атмосфере.

Кроме того, физики аналогичным способом рассчитали плотность и распределение в атмосфере облаков, состоящих из микроскопических кристаллов льда. Оказалось, наибольшее количество льда содержалось над экваториальными областями планеты в то же время, когда над северным полюсом плотность водяного пара была максимальной (то есть в течение северного лета).

Исследователи подчеркивают, что результаты моделирования с использованием бимодального распределения отличаются от расчетов, в которых распределение частиц по размерам имело всего один максимум, и лучше согласуются с экспериментальными данными. Так, обычные расчеты несколько занижают высоту ледяных облаков и хуже согласуются с экспериментом в периоды, когда водяной пар достигает наибольшей плотности.

Источник: Naked-science.ru
НЕ ЗАБУДЬТЕ ПОДЕЛИТЬСЯ ЭТОЙ СТАТЬЕЙ:

2019-02-02 15:12:12 Новости космоса: Группа ученых из МФТИ совместно с немецкими и японскими коллегами численно смоделировала распределение водяного пара и льда в атмосфере Марса в течение года.
AstroNews Logo

Добавить комментарий

Комментарии нарушающие ПРАВИЛА будут удаляться, а их авторы возможно будут забанены.

СЛУЧАЙНЫЕ НОВОСТИ КОСМОСА

Новости космоса: Хаббл находит планету, которая вращается одновременно вокруг двух звезд.

Газовый гигант, обращающейся вокруг пары красных карликов в системе OGLE-2007-BLG-349 в представлении художника.

Астрономы с помощью космического телескопа Хаббл (Hubble), подтвердили существование планеты, вращающейся вокруг двух звезд в системе OGLE-2007-BLG-349, расположенной в 8000 световых лет от Земли в направлении центра нашей Галактики.

Орбита планеты находится на расстоянии около 300 миллионов миль от звездной пары - это примерно расстояние от пояса астероидов до нашего Солнца.

Подробнее...

Новости космонавтики: Компания SpaceX успешно посадила на баржу свою многоразовую ракету

Space X

Частная американская компания SpaceX впервые совершила вертикальную посадку свого ракето-носителя на плавучую платформу в Атлантическом океане у берегов США.

Ракета-носитель Falcon отправила к МКС возвращаемый грузовой корабль Dragon, который доставит на станцию необходимые припасы, воду и кислород. Среди 2,1 тонны груза есть и нашумевшая в прессе надувная комната, которую уже в скором времени испытают на МКС.

Подробнее...

Новая звезда, описанная в модели, объединяющей относительность и квантовую механику

Новая звезда, описанная в модели, объединяющей относительность и квантовую механику

Новости космоса:
Новый вид звезды сообщается в исследовании, проведенном доктором-исследователем SISSA Раулем Карбальо-Рубио. В статье, недавно опубликованной в Physical Review Letters, Carballo-Rubio описывает новую математическую модель, объединяющую общую теорию относительности с отталкивающим эффектом квантовой поляризации вакуума. Результатом является описание ультракомпактной конфигурации звезд, которые, как считали ранее, не существовали в равновесии.

«Как следствие привлекательных и отталкивающих сил в игре, массивная звезда может либо стать нейтронной звездой, либо превратиться в черную дыру», - говорит Карбальо-Рубио. В нейтронных звездах равновесие звезд является результатом баланса между гравитацией, силой притяжения и квантово-механической отталкивающей силой, называемой давлением вырождения. «Но если масса звезды станет выше определенного порога, примерно в три раза больше массы Солнца, равновесие будет нарушено, а звезда рухнет из-за подавляющего притяжения силы тяжести».

Подробнее...