Алексей Данилов - Популярная аэрономия

Есть указания на то, что диссоциативная рекомбинация молекулярных ионов должна происходить значительно медленнее (α*≈10-8см3×с-1), чем обычно, если эти ионы возбуждены на метастабильные уровни. И вновь важность этого факта для ионосферной фотохимии очевидна. Однако мы не имеем надежных данных, чтобы реально оценить оба указанных эффекта. Это предмет настоящих и будущих исследований.

Таково на сегодняшний день положение с изучением возбужденных частиц - обитателей эксайтсферы. Автору хотелось бы, чтобы читатель вынес главное: интерес к изучению природы и количества таких частиц в верхней атмосфере в последнее время непрерывно растет и этот интерес вполне оправдан, так как без учета роли метастабильных частиц нельзя полностью решить многие важные проблемы современной аэрономии.

Итак, на страницах этой книги было рассказано об аэрономии. О том, что известно и устоялось, о новых идеях, которые лишь появляются, и о нерешенных проблемах, которые беспокоят специалистов.

Это - сегодняшний день аэрономии. Ну а можно ли заглянуть вперед и попытаться представить себе, как будет развиваться это направление науки в ближайшие 10 - 20 лет?

О практической значимости аэрономических исследований мы говорили во введении. Эта значимость и позволяет попробовать спрогнозировать будущее аэрономии. Ведь главное, что требуется от аэрономии в конечном итоге, - это знание различных характеристик верхней атмосферы, необходимое для практических нужд, иначе говоря - знание модели атмосферы.

Пока эти модели строятся - на основании чисто экспериментальных данных, "чистой" теории или совместно (так называемые "гибридные" модели) - для отдельных параметров или групп параметров, отдельных высотных областей или географических зон. Существуют модели эксайтсферы, области F2, распределения отрицательных ионов, полугодовых вариаций атомного кислорода и т. д.

Однако, как автор старался показать, все проблемы в аэрономии тесно связаны. И чем больше мы узнаем о физикохимии верхней атмосферы, тем больше таких связей мы обнаруживаем, причем подчас в самых неожиданных местах (кто, право, мог предположить 10 лет назад, что ионизационно-рекомбинационный цикл процессов в области F2 окажется прямо связанным со степенью возбуждения молекул N2, т. е. с состоянием эксайтсферы?). Особенно активно выступают в качестве "связующих" динамика, возбужденные составляющие и малые компоненты. А поскольку в последнее время мы все больше убеждаемся в важной роли, которую играют эти "связующие" в самых разных вопросах аэрономии, то неизбежно появляется все больше и больше примеров теснейшей взаимосвязи самых подчас далеких проблем верхней атмосферы.

Мораль ясна - достаточно точно верхнюю атмосферу можно описать, лишь рассматривая полную глобальную модель, включающую все мыслимые процессы. Те частные проблемы, которые наука рассматривает сейчас, те ' ограниченные модели, которые сейчас строятся,- все это "кирпичики", которые будут сцементированы новыми идеями о взаимосвязи различных процессов и лягут в основу будущей Модели.

В идеале такая Модель, реализованная в мощной ЭВМ, должна быть способна ответить на любой вопрос о состоянии верхней атмосферы в данный момент (диагностика) и предсказать поведение любого из параметров на ближайшее будущее (прогноз). Для успешного проведения диагностики и прогнозирования Модель должна непрерывно и автоматически подпитываться текущими данными регулярных наблюдений на спутниках, на сети ионосферных станций, на станциях наблюдения за свечением атмосферы и т. д.

Разработка основ и схем Модели, изучение и уточнение различных процессов, взаимосвязей, моделей - вот куда, по мнению автора, будут направлены в ближайшем будущем усилия специалистов, занимающихся аэрономией. А сама Модель должна явиться логическим завершением их усилий.

Но, конечно, это дело будущего. И естественно, новые специалисты придут к тому времени в аэрономию. Автор был бы рад, если бы среди них оказались те, кто прочел эту книгу (хотя, как говорилось в самом начале, она написана в основном для специалистов, работающих в смежных науках) и кого она подтолкнула к серьезному изучению аэрономии. Но это мечты автора...

Тем, кто все же захочет познакомиться с более серьезной литературой по аэрономии, можно порекомендовать следующие монографии:

1. Уиттен Р., Попофф Дж. Основы аэрономии. Гидрометеоиздат, 1977.

2. Данилов А. Д., Власов М. Н. Фотохимия ионизованных и возбужденных частиц в нижней ионосфере. Гидрометеоиздат, 1973.

3. Ришбет Г. и Гариотт О. Физика ионосферы. Гидромегеоиздат, 1975.

4. Николе М. Аэрономия. "Мир", 1964. 295 с,

а также единственную известную автору научно-популярную книгу по близким вопросам: Красовский В. И. Штили и штормы в верхней атмосфере. "Наука", 1975. 136 с.

Популярная аэрономия

Впервые в популярной форме, рассказывается об аэрономии - молодой науке, изучающей структуру верхней атмосферы Земли и протекающие там физические и химические процессы. Дается описание современных представлений о структуре атмосферы и ионосферы на высотах 50 - 500 км и проблем, связанных с различными вариациями атмосферных и ионосферных параметров. Подробно излагается современная концепция цикла процессов образования и гибели заряженных частиц, который определяет существование ионосферы.

О книге

Для кого написана эта книга

Что такое аэрономия?

1. Как устроена атмосфера

Сколько на свете сфер

Атомы - молекулы

Эти бесчисленные вариации...

Откуда ветер дует?

2. Сфера заряженных частиц

Кое-что о структуре

Где сколько электронов

Как много разных ионов...

Какова температура электронов

3. Кто отвечает за образование ионосферы

Борьба между ионизацией и рекомбинацией

Главный источник - Солнце

4. Равновесные концентрации ионов

Что такое "время жизни"

Две основные реакции

Что во что переходит или окончательная схема процессов

Важный параметр с длинным названием

Когда зашло солнце

Борьба динамики и фотохимии

5. Загадочная область D

Самая нижняя - самая неясная

Почему это так трудно

Ищем источник ионизации

Не связывайтесь с ионами-связками!

Положительная сторона отрицательных ионов

И вновь о коэффициенте рекомбинации

6. Проблемы нейтральных частиц

Эта неприятная окись азота

Сколько в атмосфере атомного азота?

Возбужденные частицы - жители эксайтсферы

Что же дальше? (Краткое заключение)

Источник:

Данилов А.Д. 'Популярная аэрономия' - Ленинград: Гидрометеоиздат, 1978 - с.134