Материалы

08августа
2013

Ракетный шлейф послужит геофизике

08.08.2013

Хотите знать точный прогноз погоды на завтра? Начинайте заниматься любительской астрономией и фиксируйте запуски ракет «Союз» – именно такие снимки помогают учёным исследовать свойства земной атмосферы. Во всяком случае, этот экстравагантный метод предложен в статье из Journal of Geophysical Research: Atmospheres, где по изображениям ракетного следа вычисляются параметры самого следа и окружающей среды.
Первые исследования шлейфов от выбросов ракет появились в 1975 году. Тогда американские учёные попытались объяснить искусственные оптические образования от запуска ракеты Saturn V с миссией Apollo на борту. «Шлейфы от ракет – это прекрасное бесплатное средство для изучения физико-химического состояния атмосферы и её динамических характеристик», – поясняет Пётр Далин, первый автор исследования, научный сотрудник Института космических исследований РАН (ИКИ РАН) и Шведского института космической физики.

Attachment (1).jpg

Кроме того, ракетные выхлопы часто порождают интересные атмосферные явления. Одно из них – это искусственные серебристые облака, которые состоят из маленьких ледяных кристалликов диаметром 10–100 нанометров. В природных условиях такие облака возникают на больших высотах (около 80–85 километров) при экстремально низких температурах (120–140 К), а наблюдать их можно летом (с конца мая до середины августа) и только в сумерках, когда яркость облаков сравнивается с яркостью остального неба. Похожая история происходит и со следами от ракетных выхлопов. Поэтому, в изобилии содержащие водяной пар, необходимый для образования серебристых облаков, они время от времени появляются в сумеречном небе после запусков ракет.

Attachment (2).jpg

Attachment (3).jpg
Шлейфы от запуска ракеты «Союз». 21 мая 2009 года. Запуск проведён с космодрома Плесецк. Фотографии A, B, C сделаны в Вологде через 213, 240 и 610 секунд после запуска наблюдателем Александром Смирновым

Впрочем, после запусков с космодрома Плесецк от 21 мая 2009 и 27 июня 2011 года (именно их изучали в работе) столь экзотических картин учёные так и не дождались. Можно сказать, ничего не отвлекало их от кропотливой работы – для анализа запуска им нужно было найти фотографии шлейфа, снятые в разных точках и в разное время после запуска ракеты. «Такие снимки я нашёл на специальных сайтах, посвящённых любительской астрономии, а о некоторых интересных атмосферных явлениях меня иногда информируют напрямую и мои коллеги-наблюдатели», – рассказывает Пётр Далин.

Так, для анализа запуска 2009 года использовали фотографии из Вологды, Петрозаводска и Красногорска. На каждой из них положение ракетного выброса фиксировалось по сетке не менее чем из 15 звёзд, что вкупе со знанием начальной траектории ракеты позволяло вычислить уже траекторию и динамику образовавшегося ракетного выброса. «В результате анализа первого события нам удалось предложить полноценный физический механизм для объяснения быстрого расширения ракетного выброса и формирования выброса со специфической, баллонообразной формой (наблюдатели называют его “медузой”), – поясняет Пётр Далин. – А кроме того, нам удалось точно вычислить скорость расширения следа на различных высотах и определить по динамике расширения уровень турбулентной диффузии самой среды».

Attachment (4).jpg
Шлейфы от запуска ракеты «Союз». 21 мая 2009 года. Запуск проведён с космодрома Плесецк. Фотографии A, B, C сделаны в Красногорске через 6 мин. 55 с., 21 мин. 45 с. и 66 мин. 45 с. после запуска автоматической NLC-камерой. Снимки предоставлены Владимиром Перминовым

Свои результаты принёс и запуск от 2011 года. В этом случае ракетный след завис на высоте 68–77 километров и в течение 9 часов оставался практически неизменным на небе от Плесецка до Великобритании. Такое поведение шлейфа, может, и не позволяет вычислить определённые характеристики атмосферы, но зато впервые, по словам учёных, указывает на новое, необыкновенно тихое и нетурбулентное, состояние летней мезосферы (слой атмосферы от 50 до 80 километров).

«Полученные характеристики и цифры можно использовать для построения модели переноса воздуха в мезосфере, – Пётр Далин осторожно и аккуратно переходит от ракет к земной атмосфере. – А измерение уровня турбулентности – это важный параметр для моделирования динамики образования облаков».

Так что будем ждать новых удачных запусков – кто знает, может когда-нибудь и столь экстравагантный метод поможет разобраться в климате нашей планеты. Тем более что вскоре учёные планируют установку двух автоматических камер в Вологодской области, работа которых сможет дополнить фотографические и визуальные наблюдения астролюбителей.

Источник информации:

P. Dalin, V. Perminov, N. Pertsev, A. Dubietis, A. Zadorozhny, A. Smirnov, A. Mezentsev, S. Frandsen, J. Grønne, O. Hansen, H. Andersen, I. McEachran, T. McEwan, J. Rowlands, H. Meyerdierks, M. Zalcik, M. Connors, I. Schofield, I. Veselovsky, Optical studies of rocket exhaust trails and artificial noctilucent clouds produced by Soyuz rocket launches. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 118, 2013.


.