Том 42, № 10 (2023)

В рамках стохастического подхода выполнен анализ особенностей резонансной и аномальной структур спектров ассоциативной ионизации (АИ) для случая дипольно-дипольного взаимодействия ридберговских атомов. Использование такого подхода позволяет количественно описать реакцию АИ с образованием положительно заряженного молекулярного иона. Обнаружено, что эффективность несимметричных процессов ионизации для оже-переходов может на порядки превышать эффективность симметричных. Обсуждена важная роль этого явления для развития современных квантовых прикладных исследований и представлений о процессах ионизации, протекающих в ионосфере. Полученные результаты могут быть использованы для решения ряда принципиальных проблем физики плазмы ионосферы. Особенно это касается эффекта “временной задержки” сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС), что, в свою очередь, существенно влияет на устойчивость работы ГНСС и дистанционное зондирование поверхности Земли.

Галогензамещенные кислоты имеют антропогенное и природное происхождение и играют важную роль в атмосферных процессах. Глобальное распространение и высокая стабильность галогензамещенных кислот вызывают обеспокоенность в связи с тем, что они токсичны, накапливаются в поверхностных водах и представляют угрозу для людей и экосистемы. Знание механизма реакций галогензамещенных кислот в газовой фазе позволяет объяснить и управлять многими важными процессами, протекающими в атмосфере и при горении. В настоящей работе экспериментально исследованы реакции атомарного фтора с монохлоруксусной, дихлоруксусной, трихлоруксусной, трифторуксусной и пентафторпропионовой кислотами при давлении 1 Торр. Эксперименты проводили с помощью проточного реактора, соединенного с масс-спектрометром с модулированным пучком. Методом конкурирующих реакций с привлечением имеющихся литературных данных определены константы скорости указанных реакций при комнатной температуре. Показано, что в этом ряду наиболее быстрой является реакция F + CH₂ClCOOH. Кроме того, для реакций F + + CF₃COOH и F + C₂F₅COOH получены температурные зависимости констант скорости в диапазонах 258–343 и 262–343 K соответственно.

Представлены результаты измерения интегральных и временны́х спектральных характеристик ударно-нагретого воздуха. Эксперименты проведены на модифицированной двухсекционной ударной трубе STS-M Института механики МГУ в интервале скоростей ударной волны от 7.8 до 10.7 км/с при начальных давлениях в камере низкого давления 0.125 и 0.25 Торр. Исследован диапазон волн излучения 115–195 нм, соответствующий вакуумно-ультрафиолетовой области спектра, в которой основной вклад в излучение дают атомарные линии азота и кислорода. Проведен анализ полученных спектрограмм излучения. Данные измерений сравниваются с имеющимися экспериментальными данными других авторов.

Подробно описана разработанная нами и усовершенствованная на основе многолетних измерений параметров ионосферы и нейтральной атмосферы методика определения температуры нижней термосферы. Сформулированы требования к проведению измерений методом, основанным на резонансном рассеянии пробных радиоволн искусственными периодическими неоднородностями ионосферной плазмы. Обоснованы основные требования к регистрации сигналов, рассеянных неоднородностями, и обработке данных. Показано, что нижний предел определения температуры по высоте ограничен уровнем турбопаузы, верхний – условием выполнения теплового равновесия. Приведены примеры высотно-временны́х вариаций температуры на высотах 90–130 км. Представлены новые данные, полученные в результате экспериментов на стенде СУРА (56.15° N; 46.11° E) в сентябре 2021 г. Высотное и временнóе разрешение порядка 1 км и 15 с, соответственно, позволяют изучать как быстрые, так и медленные процессы в нижней термосфере. Продемонстрирована большая изменчивость температуры на высотах 90–130 км в течение суток и ото дня ко дню, обусловленная распространением атмосферных волн с периодами от 5–10 мин до нескольких часов. Обсуждаются особенности сглаживания высотного профиля по высоте и во времени, влияние на результат определения температуры использования реального и модельного профилей электронной концентрации, а также влияние спорадического слоя Е, атмосферной турбулентности и других природных факторов. Выполнено сопоставление профилей температуры с моделью MSIS-E-90 и данными спутниковых измерений.

Теоретически исследуются генерация акустико-гравитационных волн метеорологическими источниками тепла в тропосфере и распространение этих волн до высот верхней атмосферы. Выведены уравнения, описывающие по отдельности генерацию и распространение акустической и гравитационной волн локальным источником тепла. Тепловой источник волн представлен в виде парциальных источников гравитационных и акустических волн. Получена оценка мощности этих парциальных источников и показано, что их мощности различаются примерно вдвое, независимо от формы, размеров и частоты теплового источника. Показано, что генерация гравитационных волн не может происходить без соответствующей генерации акустических: эти волны генерируются только совместно. Разделение задачи о волнах от источника тепла на две отдельные (от гравитационного и акустического источников) проиллюстрировано прямым моделированием этих волн. Обсуждается применение полученных результатов к проблеме параметризации акустико-гравитационных волн в моделях общей циркуляции и климатических моделях.

Ультрафиолетовый (УФ) С-диапазон обеспечивает высокую помехоустойчивость и возможность работы аппаратуры в тропосфере в дневное время, так как озоновый слой атмосферы практически полностью поглощает УФ-С-излучение Солнца. Одним из главных преимуществ этого диапазона в сравнении с видимым, инфракрасным и даже радиодиапазоном является слабое рассеяние ультрафиолета на аэрозольных частицах пыли, снега, града, водяных каплях тумана и дождя. В настоящей работе предложен метод определения оптической толщины атмосферы при распространении УФ-С-излучения по наклонной трассе над морем. Учет неоднородности трассы распространения УФ-С-излучения обеспечивается посредством введения в модель зависимости коэффициента экстинкции и оптической толщины атмосферы от высоты. Справедливость предложенной модели подтверждена данными натурного эксперимента, проведенного над акваторией Черного моря. На основании экспериментальных данных определены коэффициент экстинкции атмосферы над морской поверхностью и его аэрозольная и молекулярная составляющие.