Добавить новость
123ru.net временно располагается в домене ru24.net

Октябрь 2012
Ноябрь 2012
Декабрь 2012
Январь 2013
Февраль 2013
Март 2013
Апрель 2013
Май 2013
Июнь 2013
Июль 2013
Август 2013
Сентябрь 2013
Октябрь 2013
Ноябрь 2013
Декабрь 2013
Январь 2014
Февраль 2014
Март 2014
Апрель 2014
Май 2014
Июнь 2014
Июль 2014
Август 2014
Сентябрь 2014
Октябрь 2014
Ноябрь 2014
Декабрь 2014Январь 2015Февраль 2015Март 2015Апрель 2015Май 2015Июнь 2015Июль 2015
Август 2015
Сентябрь 2015
Октябрь 2015
Ноябрь 2015
Декабрь 2015
Январь 2016
Февраль 2016Март 2016Апрель 2016Май 2016Июнь 2016Июль 2016Август 2016
Сентябрь 2016
Октябрь 2016Ноябрь 2016Декабрь 2016Январь 2017Февраль 2017
Март 2017
Апрель 2017
Май 2017
Июнь 2017
Июль 2017
Август 2017
Сентябрь 2017
Октябрь 2017
Ноябрь 2017
Декабрь 2017
Январь 2018
Февраль 2018
Март 2018
Апрель 2018Май 2018
Июнь 2018
Июль 2018
Август 2018
Сентябрь 2018
Октябрь 2018
Ноябрь 2018
Декабрь 2018
Январь 2019
Февраль 2019
Март 2019
Апрель 2019
Май 2019
Июнь 2019
Июль 2019Август 2019Сентябрь 2019Октябрь 2019Ноябрь 2019Декабрь 2019Январь 2020Февраль 2020Март 2020Апрель 2020Май 2020Июнь 2020Июль 2020Август 2020Сентябрь 2020
1234567891011121314151617181920
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Жизнь |

Физики изучили нестабильности в атмосфере с помощью ракеты

NASA / Super Soaker / Rafael Mesquita

Исследователи распылили жидкий триметилалюминий в верхних слоях атмосферы с помощью ракет и пронаблюдали за его движением. Так ученые изучили турбулентности, которые возникают в верхних слоях мезосферы и нижних слоях термосферы на высоте порядка 100 километров. Исследование подобных эффектов может помочь физикам понять, как именно происходит перемешивание газов в атмосфере. Статья опубликована в журнале JGR: Space Physics.

Завихрения, которые исследовали ученые, появляются из-за неустойчивости Кельвина-Гельмгольца. Она возникает между двумя соприкасающимися средами с достаточной разностью скоростей. При таких условиях в профиле течений появляется точка перегиба, в которой вторая производная скорости по координате обращается в ноль, и согласно критерию Релея возникает неустойчивость. Это явления очень часто можно увидеть в повседневной жизни: именно неустойчивость Кельвина-Гельмгольца приводит к появлению волн на поверхности воды во время ветра. Такие же эффекты непрерывно происходят в атмосфере, причем не только на нашей планете: характерные завихрения можно увидеть и на границе Большого красного пятна на Юпитере.

Рафаэль Мескита (Rafael Mesquita) из Университета Клемсона пронаблюдал за неустойчивостью Кельвина-Гельмгольца в атмосфере Земли на высоте 102 километра. Для этого он и его коллеги воспользовались данными, полученными во время запуска исследовательских ракет в 2018 году. Тогда для многопланового изучения верхних слоев атмосферы ученые запустили три ракеты: две из них с интервалом 30 минут распылили в атмосфере жидкий триметилалюминий, а сразу после этого третья ракета выбросила в воздух 220 килограмм воды. В своей работе авторы обсуждают результаты только первых двух запусков, анализ данных по выбросу воды третьей ракетой будет представлен в отдельной статье.

За движением выпущенных в атмосферу газов ученые следили сразу с двух точек: из наблюдательного пункта на земле и c самолета, который предоставило NASA. Также в распоряжении авторов работы были лидары, с помощью которых они могли следить за температурой выпущенных в атмосферу газов. Такой подход впоследствии позволил физиками точно воссоздать траекторию газов в каждый момент времени и провести численную оценку происходящих в атмосфере явлений. Одновременно ученые следили за магнитосферой Земли в районе запуска, чтобы убедиться, что возмущения атмосферы не будут вызваны магнитным штормом и связанными с ним потоками заряженных частиц. Второй запуск оказался наиболее удачным: физики увидели характерные для неустойчивости Кельвина-Гельмгольца завихрения при слабой геомагнитной активности.

Выброшенный ракетой газ с течением времени образует завихрения, характерные для неустойчивости Кельвина-Гельмгольца

Mesquita Rafael et al. / JGR: Space Physics, 2020

Поделиться

В ходе анализа данных исследователям удалось восстановить профиль скоростей атмосферных ветров на высоте от 80 до 160 километров. Оказалось, что на уровне 100–105 километров находилась граница между потоками воздуха, скорость которых отличалась на 90 метров в секунду — прекрасные условия для возникновения неустойчивости Кельвина-Гельмгольца. Авторы работы определили, что в этой турбулентности образовались вихри с диаметром порядка 5 километров. Вместе с данными по профилю скоростей это позволило физикам вычислить число Рейнольдса и число Фруда исследуемой среды, которые оказались равны 7,2 × 103 и 0,29 соответственно.

Авторы указывают на ощутимое отличие полученных данных от предсказаний теоретических моделей и реализованных ранее экспериментов. Такие результаты могут помочь скорректировать представления ученых о турбулентных процессах в верхних слоях атмосферы и лучше понять, как именно в них происходит перемешивание газов. На настоящий момент не понятно, к примеру, как тяжелый молекулярный азот иногда оказывается выше, чем предсказывает теория, а легкий кислород наоборот опускается в нижние слои атмосферы.

Однако турбулентности могут сильно влиять не только на атмосферу: ранее мы писали о том, как их пытаются учесть при моделировании мирового океана. О том, почему турбулентности в нижних слоях атмосферы опасны для самолетов, можно почитать в нашем материале «Полет святого Эльма».

Никита Козырев

Let's block ads! (Why?)

 

 

Читайте также

Жизнь |

МИД России: приглашение Тихановской в Брюссель является вмешательством во внутренние дела Беларуси

Жизнь |

Германия предложила создать содружество суверенных государств

VIP |

СМИ: Антон Лапенко встречается со звездой сериала «Чики». Как пара вела себя на закрытии «Кинотавра»?




Реальные статьи от реальных "живых" источников информации 24 часа в сутки с мгновенной публикацией сейчас — только на Лайф24.про и Ньюс-Лайф.про.



Разместить свою новость локально в любом городе по любой тематике (и даже, на любом языке мира) можно ежесекундно с мгновенной публикацией и самостоятельно — здесь.