Cтраница 1
Средние и верхние атмосферы планет-гигантов, начинающиеся от тропопаузы, также формируются под действием прямого поглощения солнечной ультрафиолетовой радиации газами и аэрозолями. Оно вызывает разнообразные фотохимические и химические реакции с участием водородсодержащих соединений, влияющие на тепловую структуру выше облачного слоя, и в основном ответственно за образование ионосферы. [1]
Теоретический анализ взаимосвязанных физико-химических, динамических и радиационных процессов и явлений в средней и верхней атмосфере представляет чрезвычайно сложную задачу. Наиболее полное и строгое исследование подобной среды может быть проведено в рамках кинетической теории многокомпонентных смесей многоатомных ионизованных газов, исходя из системы обобщенных интегро-дифференциальных уравнений Больцмана для функций распределения частиц каждого сорта смеси ( с правыми частями, содержащими интегралы столкновений и интегралы реакций), дополненной уравнением переноса радиации и уравнениями Максвелла для электромагнитного поля. Такой подход развит, в частности, в монографии авторов ( Маров, Колесниченко 1987 где для решения системы газокинетических уравнений реагирующей смеси применен обобщенный метод Чепмена-Энскога. Однако ряд упрощений, часто вводимых при решении сложных аэрономических задач ( например, учет только парных столкновений взаимодействующих молекул, предположение об отсутствии внутренней структуры сталкивающихся частиц вещества при определении коэффициентов молекулярного обмена и т.п.), существенно уменьшает преимущества, заложенные изначально в кинетических уравнениях. [2]
Наконец, кратко остановимся на основных критериях применимости уравнений гидродинамики смеси для описания средней и верхней атмосферы. [3]
Особый интерес вызывает состояние летней мезопаузы с достаточно низкими значениями температуры, которые сохраняют постоянными свои значения в течение рассматриваемого интервала лет, не отображая при этом влияния среднегодового многолетнего охлаждения средней и верхней атмосферы. Вероятно, причиной такого поведения является сложное сочетание достаточно большого количества фотохимических, радиационных и динамических процессов, в результате которых и обеспечивается наблюдаемая стабилизация теплового режима в этой области высот атмосферы в летнее время. По-видимому, это может послужить важным фактором, объясняющим обнаруженное явление. [4]
И сие есть сильное доказательство, что самая верхняя часть атмосферы много меньше от солнца нагревается, нежели нижняя, средняя по мере отдаления и других обстоятельств растворяется. Сверх сего, нагревшаяся от солнца земная поверхность и возвращающиеся от ней лучи бэлыне в нижней, нежели в средней и верхней атмосфере, действуют. Сим рассуждениям способствует частого искусства верность. Град летний и оледеневшие верхи гор высоких истину пред очи представляют и нам внушают, что серели самого лета не весьма высоко над головами нашими над стоит всегда сильныя зимы строгость. С охотою воспомяпу здесь труды мужей славных 14, которые, для испытания натуры безмерного пространства переплыв море и широкие преодолев пустыни, в прекрасные места Перуанские достигли. Не лугов, не садов приятностню там удерживался, кротостию неба долго наслаждались, но высоких гор каменистые верхи превышая, для измерения шара земного, много стужи претерпели и поту пролили. Долговременным и бедственным их искусством и точным исчислением доказано, что на известной и определенной вышине нсея атмосферы жестокий и беспрерывный мороз господствует и высоких гор верхи печным снегом покрыты содержит. Мера, которая от морской поверхности до снежного атмосферы предела простирается, убывает тем больше, чем далее есть расстояние от экватора, и наконец за полярными кругами уничтожаются, так что снежный предел с по-верхностию океана соединяется. Коль напряженна есть холоду сила в оной части атмосферы, из следующих явствует. И, во-первых, славные земного шара измерители выше снежного предела в средней части атмосферы толь лютый мороз претерпели, которого едва больше в наших странах середи зимы обыкновенно случаются. Сие когда иод самым экватором беспрестанно продолжается, то коль великая стужи сила в нашем климате около той же вышины свирепствует - легко заключить можно. Сие рассуждение подтверждается щшлежнейшим рассмотрением града. [5]
Изучение важнейших физико-химических механизмов в условиях турбулентного течения многокомпонентной реагирующей газовой смеси, ответственных за пространственно-временные распределения и вариации определяющих макропараметров ( плотности, скорости, температуры, давления, состава и т.п.), особенно эффективно в сочетании с разработкой моделей турбулентности, отражающих наиболее существенные черты происходящих при этом физических явлений. Турбулентное движение в многокомпонентной природной среде отличается от движения несжимаемой однородной жидкости целым рядом особенностей. Пространственная неоднородность полей температуры, состава и скорости турбулизованно-го континуума приводит к возникновению переноса их свойств турбулентными вихрями ( турбулентный тепло - и массоперенос), который для многокомпонентной смеси существенно усложняется. При наличии специфических процессов химического и фотохимического превращения, протекающих в условиях турбулентного перемешивания, происходит дополнительное усложнение модели течения. В геофизических приложениях часто необходимо также учитывать некоторые другие факторы, такие, как влияние планетарного магнитного поля на слабо ионизованную смесь атмосферных газов, влияние излучения на пульсации температуры и турбулентный перенос энергии излучения и т.п. Соответственно, при моделировании, например, состава, динамического и термического состояния разреженных газовых оболочек небесных тел теоретические результаты, полученные в рамках традиционной модели турбулентности однородной сжимаемой жидкости, оказываются неприемлемыми. В связи с этим при математическом описании средних и верхних атмосфер планет возникает проблема разработки адекватной модели турбулентности многокомпонентных химически реагирующих газовых смесей, учитывающей сжимаемость течения, переменность тепло-физических свойств среды, тепло - и массообмен и воздействие гравитационного поля и т.п. Эти проблемы рассматриваются в данной части монографии. [6]