Cтраница 2
Подавляющее большинство гидродинамических процессов и процессов тепло - и массопереноса, определяющих термогидродинамическое состояние природных объектов, таких как атмосферы и недра звезд и планет, происходят на различных пространственно-временных масштабах ( от распространения малых примесей в региональном объеме атмосферы планеты до образования гигантских газо-пылевых туманностей, звездных ассоциаций и галактических скоплений) и носят, как правило, турбулентный характер. Турбулентность приобретает ряд особенностей в условиях, когда газ является многокомпонентным, что обычно имеет место в реальных природных средах. Наиболее исчерпывающе такие особенности проявляются при относительно малой плотности газовой смеси, что характерно, в частности, для разреженных газовых оболочек небесных тел - верхних атмосфер планет, состояние которых дополнительно определяется многочисленными комплексами элементарных процессов, инициируемых солнечным ультрафиолетовым и рентгеновским излучением. Теоретическое описание и моделирование турбулентности многокомпонентного химически активного континуума в приложении к планетным атмосферам, определяемое понятием аэро-номика, носит, таким образом, достаточно общий характер и позволяет составить представления об основных принципах и подходах, используемых при описании широкого класса турбулентных природых сред. [16]
Одним из существенных достоинств стохастического подхода является возможность анализа неравновесной химии в планетных атмосферах на микроскопическом уровне. В частности, для таких систем очень важно рассчитать функции распределения частиц газовой среды по энергиям поступательных и внутренних степеней свободы. В результате исследований ( Шематович, 1987; Шематович и др., 1994; Маров и др., 1990, 1996, 1997) было показано, что стационарные распределения надтепловых частиц по кинетической энергии являются неравновесными и характеризуются значительно более высокой заселенностью области сверхтепловых энергий по сравнению с окружающим атмосферным газом. Более того, установлено, что процессы образования и динамики надтепловых атомов водорода, азота и кислорода приводят к формированию соответствующих горячих планетных корон, обнаруженных по наблюдениям верхних атмосфер планет при помощи ИСЗ и КА. Также весьма существенна роль надтепловых и возбужденных частиц в химии активных примесных компонент газа ( Шематович и др., 1991, 1992, 1994), определяющих физико-химический состав и энергетику планетных атмосфер. [17]
Некоторые из них уже довольно давно были замечены геофизиками и астрофизиками и получили свое качественное объяснение. Атмосферы звезд или планет в верхней их части характеризуются тем, что температура в них с высотой меняется очень мало, условия близки к изотермии или даже точно изотермичны, в то время как плотность резко падает с высотой. Турбулентность и конвекция, а часто и радиация играют малую роль в процессе переноса тепла, и главное значение приобретает молекулярная теплопроводность. Ввиду малой плотности среды этот процесс становится достаточно эффективным в определении температурного режима внешних частей атмосфер планет или звезд. Если газовый состав атмосферы с высотой не меняется, т.е. средний молекулярный вес остается постоянным, то плотность с высотой падает экспоненциально. Если молекулярный вес с высотой падает, как это имеет место в верхних атмосферах планет земной группы, то плотность падает медленнее. Однако коэффициент температуропроводности Л Х / срР гДе р - плотность, сильно растет с высотой. [18]