Диссертация (1149451), страница 9
Текст из файла (страница 9)
В Приложении 2 представлен списокпараметров каждого выявленного случая обнаружения ВГВ.64 На следующих графиках показаны распределения выявленных случаевВГВ по месяцам (Рисунок 3.5) и по годам (Рисунок 3.6).Рисунок 3.5. Количество случаев регистрации ВГВ по годам. Рисунок 3.6. Количество случаев регистрации ВГВ по месяцам.По техническим причинам в зимний сезон 2003-2004 гг. приборработал со сбоями. Суммарное время съемки кадров всего неба, пригодныхдля определения параметров волн, составило 612 часов.65 3.2. Результаты статистического анализа параметроввнутренних гравитационных волнНа рисунках представлены гистограммы распределенияпараметроввнутренних гравитационных волн за 1998-2009 гг. На рисунке 3.7 приведенагистограмма распределения по длинам волн.
Горизонтальные длины волн,70ЧИСЛО СЛУЧАЕВ6050403020100010203040506070ДЛИНА ВОЛНЫ (КМ)8090 100 110Рисунок 3.7. Распределение зарегистрированных ВГВ по длинам волн.зарегистрированных за весь период наблюдения, варьируют от 12 до 110 км.Видно, что наибольшее количество волн приходится на длину волны от 25 до30 км. Среднее значение длин волн составляет порядка 33 км. Наблюдаемые66 ЧИСЛО СЛУЧАЕВ504030201000102030405060708090 100 110ФАЗОВАЯ СКОРОСТЬ (М/С)Рисунок 3.8. Распределение зарегистрированных ВГВ по фазовымскоростям.горизонтальные фазовые скорости изменяются от 15 до 140 м/с.
Из рисунка3.8 видно, что основная масса волн имеют скорость от 20 до 80 м/с. Среднеезначение равно ~ 56 м/с. Оцененные периоды находятся в пределах 6–30 мин,среднее значение которых примерно 12 мин (Рисунок 3.9).ЧИСЛО СЛУЧАЕВ10090807060504030201000510 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60ПЕРИОД (МИН)Рисунок 3.9. Распределение зарегистрированных ВГВ по периодам.Зарегистрированные волны преимущественно распространяются взападном направлении (Рисунок 3.10).
Известно в зимний период насеверном полушарии зональный фоновый ветер в средней атмосфере(стратосфере, мезосфера) направлен с запада на восток. ВГВ поднимаясь67 снизувверхазимутальноедолжныраспространятьсянаправлениепротивраспространенияволнветра.вВыявленноевысокоширотноймезопаузе согласуется с теорией фильтрации волн фоновым ветром в среднейатмосфере Nakamura et al., 1999.Распределениепараметровволннавысокихширотах,зарегистрированных нами, близко к результатам исследования волн нанизких и средних широтах. Например, распределение периодов волн точноповторяет распределения, полученные для средних широт (в Японии)Nakamura et al., 1999 и вблизи экватора в Бразилии Medeiros et al., 2004 стеми же средними значениеми периодов волн. Средние значения длин волн искоростей их распространения, измеренные нами на высоких широтах,больше чем зарегистрированные на средних широтах на 10 км, а фазовыескорости – больше примерно на 20 м/с.
В работе [Suzuki et al., 2009] поданным, полученным в ResoluteBay, Канада (75°N, 265°E), измеренные наавроральныхширотахсредниезначениядлинволнсовпадаютсполученными нами в Маймаге. Известно, что длины волн, измеренные скадра камеры всего неба, имеют истинные значения. Они не искажаются подвоздействием фонового ветра на высоте эмиссионного слоя, как этопроисходит с периодом или фазовой скоростью волны. Следовательно,большие значения длин волн на высоких широтах можно принять какэкспериментальный факт.68 Рисунок 3.10.
Распределение преимущественного распространения ВГВ понаправлениям по данным ст. Маймага.3.3. Заключение по главе 3.Пространственная картина волновых структур в свечении ночногонеба, являющаяся отражением прохождения внутренних гравитационныхволн на высоте возбуждения молекулярных эмиссий гидроксила впервыеисследована на большом массиве данных, полученных на высоких широтах.Показано,чтообщийхарактерраспределенияпараметровволн,регистрированных в зимний период с 1998-2009 гг., в целом не сильноотличаются от измеренных на средних и низких широтах. Однако на широтеоптического полигона Маймага, длины волн больше примерно на 10 км, афазовые скорости больше примерно на 20 м/с. Также показано, чтоазимутальное распределение направления распространения волн согласуетсяс теорией фильтрации волн фоновым течением в средней атмосфере и имеетпреимущественное направление на запад.69 ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛУСУТОЧНЫХ ТЕРМИЧЕСКИХПРИЛИВОВВ атмосфере Земли наблюдается широкий диапазон различныхколебаний: начиная от звуковых, заканчивая многолетними колебаниями,обусловленными воздействием 11-летнего солнечного цикла.
На высотахмезопаузы - в области мезопаузы - эти колебания в виде различных волнстановятся доминирующей формой движения. Одной из разновидностейглобальных волн являются солнечные термические приливы. Источникомэтих приливов является поглощение солнечной энергии озоном и водянымпаром на уровне тропосферы и стратосферы. При этом происходитнагревание атмосферы только с той стороны полушария, куда светит Солнце.Данный нагрев создает перепады давления атмосферы вдоль параллели.Возникшее долготное возмущение перемещается вдоль параллели из-завращения планеты, вызывая глобальную волну. В области мезопаузы этиглобальные волны в виде суточных (24ч) и полусуточных (12ч) термическихприливов влияют на суточные вариации параметров атмосферы, таких какмолекулярные полосы свечения ночного неба.
А для исследования динамикиобласти мезопаузы фундаментальным параметром является температура. Онаобеспечивает прямую информацию о структуре интересующей областиатмосферы и об ее изменениях под влиянием волновых процессов. Известно,что соотношение интенсивностей в атмосферной полосе в условияхтермодинамическогоравновесия,соответствуетсредневзвешеннойпоширине эмиссионного слоя температуре атмосферы. Таким образом,измерения температуры молекулярных полос ночного неба являютсяпростым и надежным способом для исследования термического состоянияобласти верхней мезосферы.В этой главе излагаются результаты исследования полусуточныхтермических приливов, параметры которых получены по флуктуациямвращательных температур молекулярных эмиссий гидроксила ОН(6,2) и70 первой атмосферной полосы кислорода О2 (0-1), возбуждающихся примернона 87 и 95 км соответственно.В отличие от средних широт, в высоких широтах временные ряды,получаемые в зимнее время, довольно длинные, до 14 ч.
Наблюденияохватывают только темную часть суток и параметры приливной компонентыс периодом 24 ч не могут быть выделены из данных. К тому же, помодельным исследованиям и экспериментальным данным [She et al., 2004],амплитуда суточного прилива на высоких широтах мала, и ее влиянием наоценку параметров полусуточного прилива можно пренебречь.Надо отметить, что в последние годы наблюдается рост количестваисследований приливных колебаний по их влиянию на свечение ночногонеба, но они все еще разрознены.
Большинство измерений проводились вобласти полярной шапки и на средних широтах. Высокие же широтыостаются «белым пятном».4.1. Методика обработки данных и определение вращательнойтемпературыДанные, для исследования параметров полусуточного прилива, былиполученыпосредствоминфракрасногоспектрографаСП-50,регистрирующего одновременно обе атмосферные полосы OH(6,2) и O2(0–1).Подробноеописаниеоптическогоприбораиусловияпроведениянаблюдений даны в п.2.2.Используя базу данных, были выбраны безлунные ясные ночи, приотсутствии сияний, подобно выборке данных камеры всего неба. Сами жеизображения камеры всего неба были использованы для определения ясныхбезоблачных ночей.71 После выбора подходящих ночей стояла задача определениявращательной температуры из изображений, полученных инфракраснымспектрографом.
Для этого изображения переводили в численный вид,получали контуры линий (спектра).В работе [Аммосов, Гаврильева, 2000] был предложен метод оценкивращательной температуры молекулярной эмиссии. Данный метод, посравнению со старым методом, учитывает площадь всего контура, а нетолько максимумы интенсивностей Р-линий. Иными словами к реальноизмеренному спектру полос Р-линий подгоняются модельные спектры, сучетом аппаратной функции прибора для различных заранее заданныхтемператур. Модельный спектр, отклонение которого от реального непревышалошумарегистрации,былопринятосчитатьнаиболеесоответствующим действительности, и его вращательную температурусоответствующейтемпературенавысотеизлучения.Приоценкевращательной температуры по полосе гидроксила были использованывероятности перехода рассчитанные в работе [Mies, 1974].
Такой способопределениявращательнойтемпературыувеличилточностьоценкитемпературы почти на порядок - от 15-20ºК до 2-5ºК.Методикаопределениятемпературы.Методопределениятемпературы по спектру излучения гидроксила основан на предположении,что распределение интенсивности в линиях вращательных полос зависит отвращательной температуры. Спектральные параметры вращательных линийполос гидроксила, использованные для оценки распределения интенсивностиР-линий при определенной температуре, брались из «Атласа спектраизлучения ночного неба 3000-12400 А» [Krassovsky et al., 1962].72 Рисунок 4.1. Контур спектра полос ОН(6,2) и О2(0-1), полученный наспектрографе СП-50Оценка начинается с построения синтетического контура призаданном значении температуры, для чего модельный спектр молекулярнойполосы, рассчитанный по формуле, свертывается с реальной аппаратнойфункцией прибора.mS(i)= I(i,T) h(i - j) ,j 1где I(i,Т) - интенсивность, вычисленная при заданной температуре Т, h(i) аппаратная функция прибора, i - номер пикселя, m - ширина передаточнойфункции.
В практике h(i) равна, полуширине изображения линии неоновойлампы, измеренной в рабочей области спектра. При этом с шириной самойлинии неоновой лампы пренебрегается, по сравнению с полуширинойаппаратной функции спектрографа.Реальныйспектрвключаетвсебятакжеинепрерывнуюсоставляющую, которая может состоять как из собственного излученияночного неба, называемого континуумом, так и составляющих другойприроды, как накопленный шум прибора, сумерки, лунный свет, звезднаясоставляющая и др.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
