КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер 23-72-01064

НазваниеТепловое излучение как ключ для изучения нижней атмосферы и поверхности Венеры

РуководительЕвдокимова Дарья Геннадьевна, кандидат наук (признаваемый в РФ PhD)

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт космических исследований Российской академии наук, г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ

07.2023 - 06.2025

Конкурс№84 - Конкурс 2023 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе, 02-703 - Солнце и Солнечная система

Ключевые словаВенера, спектроскопия, атмосфера, поверхность, облачный слой, аэрозоль, дистанционное зондирование, климат

Код ГРНТИ41.19.21

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Основная масса плотной атмосферы Венеры - внутри и ниже облачного слоя (47-70 км) - определяет химические процессы и состав газа и аэрозоля над облаками, в наиболее исследованной части атмосферы планеты. Состав же нижней атмосферы до настоящего времени исследован недостаточно подробно из-за непрозрачности облачного слоя в широком спектральном диапазоне, а также сильного поглощения углекислым газом при высоком давлении и температуре: +475°C, 92 бар у поверхности. Углекислый газ и водяной пар, наиболее эффективно поглощающие ИК излучение, обуславливают катастрофический парниковый эффект, так разогревающий поверхность планеты. Открытым является вопрос формирования облаков и их наблюдаемой изменчивости. Водяной пар является необходимым для формирования облачного аэрозоля, состоящего из водного раствора серной кислоты высокой концентрации. Этот процесс протекает выше 60 км, но механизм переноса вещества из нижней атмосферы в верхнюю до настоящего времени не установлен, как и взаимосвязь аэрозоля с содержанием водяного пара в нижней атмосфере. После открытия в прошлом веке большого количества вулканов на Венере, а также вулканических пород, продолжается поиск доказательств вулканической активности на поверхности планеты. Сложность такого исследования заключается в том, что излучательная способность поверхности Венеры неизвестна, а тепловое излучение экранировано облачным слоем и плотной атмосферой. Вариации содержания малых газовых составляющих потенциально вулканического происхождения, как водяной пар, и изменения яркости поверхности могут проявить текущую вулканическую активность на поверхности планеты. Дистанционно исследовать упомянутые параметры и процессы можно в узких «окнах прозрачности» - спектральных интервалах в ближнем инфракрасном диапазоне между сильными полосами поглощения углекислого газа, в которых тепловое излучение поверхности и нижней атмосферы достигает верхней границы атмосферы. Такие наблюдения - одна из приоритетных задач будущей российской космической миссии «Венера-Д». Российский инфракрасный (ИК) спектрометр СПИКАВ-ИК (англ., SPICAV - SPectroscopy for the Investigation of the Characteristics of the Atmosphere of Venus), часть европейской космической миссии «Венера-Экспресс», — единственный прибор, который измерял тепловое излучение Венеры в спектральных «окнах прозрачности» 1.0, 1.1, 1.18, 1.27 и 1.31 мкм в течение беспрецедентного 8-летнего периода (2006-2014 гг) с высокой разрешающей способностью ~1400. Уникальная база данных СПИКАВ-ИК, насчитывающая десятки тысяч спектров, впервые будет использована в полной мере для анализа не только атмосферы, но и поверхности планеты. Настоящий проект направлен на анализ содержания и изменчивости водяного пара в подоблачной атмосфере, облачного слоя, излучательной способности и поиска изменений яркости поверхности. Свойства поверхности планируется изучать по «окнам прозрачности» 1.0, 1.1 и 1.18 мкм, а содержание водяного пара будет восстановлено по его полосе поглощения в диапазоне 1.1-1.8 мкм. Рассеяние в облачном слое модулирует интенсивность излучения всех «окон прозрачности». Для решения поставленных задач планируется разработать теоретическую модель радиационного переноса для 5 окон прозрачности. Теоретическое исследование также ответит, с какой точностью возможно изучение характеристик излучательной способности поверхности, какие параметры модели должны быть уточнены будущими экспериментами. Данные и алгоритмы, полученные в результате выполнения данного проекта могут быть использованы при определении научных задач во время текущей разработки российской миссии “Венера-Д”, а также при интерпретации будущих результатов.

Ожидаемые результаты
В ходе выполнения проекта будут получены следующие основные результаты: 1. Будет разработана теоретическая модель радиационного переноса излучения для окон прозрачности 1.0, 1.1, 1.18, 1.27 и 1.31 мкм с учетом новейших данных о составе, структуре облачного слоя и о спектральных характеристиках поглощения углекислым газом и водяным паром. 2. Изучены временные и пространственные вариации оптической толщи нижнего облачного слоя с учетом новых подходов для описания структуры облачного слоя. 3. Исследовано содержание водяного пара в нижней атмосфере Венеры и его пространственное распределение. Изменчивость водяного пара будет изучена совместно с вариациями характеристик поверхности и облаков, для выявления корреляций между процессами в разных слоях атмосферы. 4. Изучены потенциал и ошибка восстановления спектральных характеристик излучательной способности поверхности на основе данных и улучшенной модели радиационного переноса. 5. Исследована временная зависимость яркости поверхности при многократных наблюдениях некоторых областей Венеры, одной из причин наличия которой может быть вулканическая активность. Полученная модель радиационного переноса будет являться наиболее актуальной для описания теплового излучения в окнах прозрачности Венеры. Научная значимость ожидаемых результатов определяется их важностью для понимания эволюции и настоящего климата Венеры, вулканической активности и ее влияния на атмосферу. Ожидаемые результаты внесут вклад в уточнение теоретических моделей циркуляции атмосферы, а также моделей поверхности, что является наиболее важным для выбора места посадки аппарата российской миссии «Венера-Д».

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---