научный журнал по астрономии Астрономический вестник ISSN: 0320-930X

КОЛЕСНИЧЕНКО А. В. — 2008 г.

В работе рассмотрен стохастико-термодинамический подход к получению обобщенных дробных уравнений Фоккера–Планка–Колмогорова (ДФПК), описывающих процессы турбулентного переноса в подсистеме турбулентного хаоса на основе дробной динамики, учитывающей структуру и метрику фрактального времени. Известно, что реальное турбулентное движение жидкости является перемежающимся, поскольку обнаруживает промежуточные свойства между свойствами регулярного и хаотического движения. С другой стороны, возможная немарковость процесса турбулизации течения, происходящая за счет многомасштабных пространственно-временнх корреляций пульсирующих параметров, на физическом языке означает наличие памяти. Введение дробных производных по времени в кинетические уравнения ДФПК, предназначенные для определения функций распределения вероятности различных статистических характеристик структурированной турбулентности, позволяет учесть в контексте единого математического формализма эффекты памяти, нелокальности и перемежаемости во времени, с которой обычно связывают наличие турбулентных всплесков на фоне менее интенсивных низкочастотных колебаний фоновой турбулентности. Данное исследование нацелено на создание репрезентативных моделей космических и природных сред. Оно является развитием синергетического подхода к моделированию структурированной турбулентности астро-геофизических систем, развиваемого автором в серии работ (см. Колесниченко, 2002–2005). х корреляций пульсирующих параметров, на физическом языке означает наличие памяти. Введение дробных производных по времени в кинетические уравнения ДФПК, предназначенные для определения функций распределения вероятности различных статистических характеристик структурированной турбулентности, позволяет учесть в контексте единого математического формализма эффекты памяти, нелокальности и перемежаемости во времени, с которой обычно связывают наличие турбулентных всплесков на фоне менее интенсивных низкочастотных колебаний фоновой турбулентности. Данное исследование нацелено на создание репрезентативных моделей космических и природных сред. Оно является развитием синергетического подхода к моделированию структурированной турбулентности астро-геофизических систем, развиваемого автором в серии работ (см. Колесниченко, 2002–2005).

ВОЛКОВ А. Н., ЛУКЬЯНОВ Г. А. — 2008 г.

Сформулирована полностью трехмерная нестационарная модель теплового состояния и газопроизводительности вращающихся сферических кометных ядер, двигающихся по круговым и эллиптическим орбитам вокруг Солнца. Выполнен теплофизический анализ задачи и сформулирована система критериев подобия. В пространстве предложенных критериев подобия проведен анализ возможных тепловых режимов ядер. Показано, что для вращающихся ядер на заданном расстоянии от Солнца доминирующую роль играет только один критерий, зависящий от периода собственного вращения ядра. Данное обстоятельство резко упрощает параметрическое исследование газопроизводительности реальных ядер в условиях неоднозначности их параметров. На основе разработанной модели выполнено численное исследование теплового состояния и газопроизводительности вращающихся ядер. Результаты расчетов находятся в полном согласии с результатами анализа подобия задачи. Проведен сравнительный анализ используемых в настоящее время упрощенных тепловых моделей кометных ядер, определена область их применимости.

КОЛЕСНИЧЕНКО А. В., МАРОВ М. Я. — 2008 г.

В рамках основной проблемы космогонии, связанной с реконструированием эволюции допланетного газопылевого облака, окружавшего прото-Солнце на ранней стадии его существования, получена в приближении одножидкостной магнитной гидродинамики замкнутая система магнитогидродинамических уравнений масштаба среднего движения, предназначенная для моделирования сдвиговых и конвективных турбулентных течений электропроводных сред в присутствии магнитного поля. Эти уравнения предназначены для схематизированных постановок и численного решения специальных задач по взаимосогласованному моделированию мощных турбулентных течений космической плазмы в аккреционных дисках и в связанных с ними коронах, в которых магнитное поле заметно влияет на динамику происходящих астрофизических процессов. При разработке модели проводящей турбулизованной среды наряду с традиционным теоретико-вероятностным осреднением МГД-уравнений систематически использовано весовое осреднение Фавра, позволяющее в значительной степени упростить запись осредненных уравнений движения для сжимаемой жидкости и анализ механизмов усиления макроскопических полей турбулентными течениями. С целью наглядного физического истолкования отдельных составляющих энергетического баланса плазмы и поля получены различные уравнения энергии, позволяющие прослеживать возможные переходы энергии из одной формы в другую, в частности, понять механизмы перекачки гравитационной и кинетической энергии среднего движения в магнитную энергию. Особое внимание уделено методу получения в рамках расширенной необратимой термодинамики замыкающих соотношений для полного (с учетом магнитного поля) кинетического тензора турбулентных напряжений в электропроводной среде и турбулентной электродвижущей силы (или так называемого магнитного тензора Рейнольдса), позволяющему также проанализировать ограничения, накладываемые условием возрастания энтропии на коэффициенты турбулентного переноса. Применительно к задаче численного моделирования структуры и эволюции допланетного аккреционного диска, дифференциально вращающегося вокруг прото-Солнца, предложена методика моделирования коэффициентов турбулентного переноса, в частности, коэффициента кинематической турбулентной вязкости, позволяющая учитывать влияние магнитного поля и обратного эффекта переноса тепла на развитие турбулентности во вращающемся электропроводном диске. Предпринятое исследование нацелено, в конечном итоге, на совершенствование ряда репрезентативных гидродинамических моделей космических природных турбулизованных сред, включая рождение звезд из диффузной среды газопылевых облаков, образование аккреционных дисков и последующую аккумуляцию планетных систем. Оно является продолжением стохастико-термодинамического подхода к синергетическому описанию турбулентности астрогеофизических систем, развиваемого авторами в серии работ (Колесниченко, 2003; 2004; 2005; Колесниченко Маров, 2006; 2007; Marov, Kolesnichenko, 2002; 2006).

ЧЕРНОВ Г. П. — 2008 г.

Проведен комплексный анализ нескольких последних явлений с зебра-структурой (ЗС) и волокнами (fiber bursts) на динамических спектрах солнечных радиовсплесков IV типа с использованием всех доступных наземных и спутниковых данных (SOHO, TRACE, RHESSI). ЗC и волокна наблюдались на частотах от 50 до 3800 МГц. Основные относительные спектральные параметры и степень круговой поляризации ЗС и волокон почти одинаковы. Тонкая структура наблюдалась как в мощных явлениях, так и в слабых (а более богатой была в слабых явлениях), как на импульсной фазе, так и на спаде, в моменты повторяющихся континуальных всплесков. Вид тонкой структуры зависит от формы магнитных петель в радиоисточнике, от типа ускорения быстрых частиц (импульсное или длительное), от наличия ударных волн и корональных выбросов массы. Обнаружен ряд новых эффектов взаимодействия полос зебры и волокон с пульсациями. В частности, в диапазоне 1–2 ГГц наблюдалось одновременно до 40 волокон с различной полосой частот на фоне внезапных поглощений. Показано, что различные эффекты поведения полос ЗС и волокон на фоне быстрых широкополосных пульсаций удается объяснить в рамках модели с вистлерами, если учитывать квазилинейную диффузию быстрых частиц на вистлерах, деформирующую функцию распределения частиц по скоростям.

ШЕМАТОВИЧ В. И. — 2008 г.

В работе рассмотрены процессы образования и динамики разреженных газовых оболочек ледяных спутников в системах планет-гигантов. Для более массивных ледяных спутников возможно образование разреженной экзосферы с относительно плотным приповерхностным слоем, как, например, у галилеевых спутников Европа и Ганимед в системе Юпитера. Для ледяных спутников с малой массой наблюдается образование убегающей экзосферы, как, например, у ледяного спутника Энцелад в системе Сатурна. Основной родительской компонентой данных газовых оболочек являются пары воды, попадающие в атмосферу за счет процессов тепловой дегазации, нетеплового радиолиза и других активных процессов и явлений на ледяной поверхности спутника. Построена численная кинетическая модель для исследования на молекулярном уровне процессов образования, химической эволюции и динамики преимущественно Н2-доминантных разреженных газовых оболочек. Процессы ионизации в таких разреженных газовых оболочках протекают в результате воздействия ультрафиолетового излучения Солнца и плазмы солнечного ветра и/или магнитосферной плазмы. Химическое разнообразие газовой оболочки ледяного спутника возникает вследствие первичных процессов воздействия потоков ультрафиолетовых солнечных фотонов и электронов плазмы на разреженный газ H2O-доминантной атмосферы. Важная роль в формировании химического разнообразия в газовых оболочках ледяных спутников принадлежит химии ионизации, включающей ион-молекулярные реакции, диссоциативную рекомбинацию молекулярных ионов и реакции перезарядки с магнитосферными ионами. Данная модель использована для расчетов образования и развития химического разнообразия в разреженной газовой оболочке Энцелада. Выполнены сравнения результатов расчетов с данными прямых измерений, полученных при близком пролете Энцелада КА Cassini.

АРТЕМЬЕВА Н. А., ШУВАЛОВ В. В. — 2008 г.

Рассмотрены высокоскоростные удары астероидов и комет по Луне и вычислено количество материала, выбрасываемого при таких ударах со скоростями выше второй космической скорости для Луны (2.4 км/с). Хотя результаты зависят от типа ударника, скорости и угла удара, показано, что в среднем, масса Луны уменьшается во времени. За последние 3.8-3.9 млрд. лет Луна потеряла около 5 x 1018 кг, т.е. около сотой доли процента своей массы Рассмотрен также выброс лунных метеоритов и лунной пыли, богатой 3He. Полученные результаты сравниваются с более ранними расчетами и с данными по лунным метеоритам.

ТРУБЕЦКАЯ И. А., ШУВАЛОВ В. В. — 2008 г.

Приведены результаты численного моделирования космического эксперимента LCROSS (Lunar CRater Observation and Sensing Satellite), который NASA предполагает провести в 2009 г. Показано, что при падении на Луну космического аппарата массой 2 тонны со скоростью 2.5 км/с образуется облако выбросов размером более 100 км и массой более 100 т. Приведены подробные характеристики выбросов, исследована их зависимость от структуры ударника.

ВАШКОВЬЯК М. А., ТЕСЛЕНКО Н. М. — 2008 г.

Описаны результаты систематического исследования долгопериодической эволюции орбит всех известных к настоящему времени внешних спутников Сатурна, Урана и Нептуна. Приведенные графики зависимостей орбитальных элементов от времени дают возможность получить наглядное представление о характере эволюции орбиты каждого спутника. Табличные данные позволяют оценить основные параметры эволюционирующих орбит, в том числе диапазоны изменения больших полуосей, эксцентриситетов и эклиптических наклонений, а также периоды изменения и средние движения аргументов перицентров и долгот узлов. Проведено сопоставление результатов, полученных методом численного интегрирования строгих уравнений возмущенного движения спутников, с результатами аналитического и численно-аналитического методов. В работе особо выделены спутниковые орбиты с либрационным характером изменения аргументов перицентров.

ВАШКОВЬЯК М. А., ТЕСЛЕНКО Н. М. — 2008 г.

Выполнено систематическое исследование долгопериодической эволюции всех далеких спутниковых орбит в системе Юпитера. Получены экстремальные значения эксцентриситетов и наклонений, периоды изменения аргументов перицентров и долгот узлов. Проведен сравнительный анализ используемых методов исследования: аналитического, численного и численно-аналитического.

ЕРЕШКО М. В., ИЗМАЙЛОВ И. С., КОРОТКИЙ С. А., СТЕПУРА А. В. — 2007 г.

Приводятся результаты астрометрических наблюдений трех спутников Урана, выполненных в обсерватории Ка-Дар в августе–октябре 2005 г. Всего были получены 20 положений спутников в системе экваториальных координат и 14 относительных положений вида “спутник минус спутник”.

КИСЕЛЕВА Т. П., ХРУЦКАЯ Е. В. — 2007 г.

Дается обзор основных результатов, полученных в ходе выполнения программ астрометрических наблюдений тел Солнечной системы в Пулковской обсерватории за период 1898–2005 гг. Подводятся итоги фотографических наблюдений, показаны новые возможности астрометрических наблюдений в связи с переходом на ПЗС-приемники на инструментах обсерватории. Рассматриваются методики наблюдений и их обработки. Создана и открыта для пользователей база данных с результатами наблюдений тел Солнечной системы в Пулковской обсерватории. База доступна по адресу: www.puldb.ru.

ТРУБЕЦКАЯ И. А., ШУВАЛОВ В. В. — 2007 г.

Рассматриваются падения космических тел (каменных и кометоподобных), которые, “сгорая” (точнее, полностью испаряясь) в атмосфере, не образуют кратеров, но вызывают пожары и разрушения на поверхности Земли. С помощью численного моделирования определяются высоты фрагментации, полного испарения и торможения каменных и кометоподобных метеороидов при различных их размерах, начальных скоростях, углах наклона траектории. Рассматриваются возможные последствия таких падений. Оцениваются возможные параметры Тунгусского космического тела.

ДЕНИСОВ Ю. И., КУДЕЛА К., КУЗНЕЦОВ С. Н., МЯГКОВА И. Н., ЮШКОВ Б. Ю. — 2007 г.

Рассматривается динамика границы проникновения энергичных частиц солнечных космических лучей (электронов и протонов) в магнитосферу Земли во время солнечных вспышек и связанных с ними геомагнитных возмущений в ноябре 2001 г. и октябре–ноябре 2003 г. по данным измерений на ИСЗ КОРОНАС-Ф. Исследована связь положения указанной границы с индексами геомагнитной активности и локальным магнитным временем. Показано, что коэффициент корреляции между инвариантной широтой границы проникновения и индексами Кр и Dst для электронов с энергиями 0.3–0.6 МэВ в дневном секторе выше, чем в ночном. Для протонов с энергиями 1–5 МэВ данный коэффициент в ночном секторе выше, чем в дневном, а для протонов с энергиями 50–90 МэВ он достаточно высок независимо от магнитного локального времени.

ДЕНИСОВ Ю. И., КУДЕЛА К., КУЗНЕЦОВ С. Н., МУРАВЬЕВА Е. А., МЯГКОВА И. Н., ЮШКОВ Б. Ю. — 2007 г.

В работе представлены результаты экспериментального исследования вариаций интенсивности потоков частиц радиационных поясов Земли (РПЗ) в энергетическом диапазоне 0.3–6 МэВ для электронов и 1–50 МэВ для протонов. РПЗ исследовались во время сильных магнитных бурь, произошедших с августа 2001 г. по ноябрь 2003 г. Были проанализированы данные эксперимента на ИСЗ КОРОНАС-Ф, полученные во время следующих магнитных бурь: 6 ноября (Dst = –257 нТл) и 24 ноября 2001 г. (Dst = –221 нТл), 29–30 октября (Dst = –400 нТл) и 20 ноября 2003 г. (Dst = –465 нТл). Получено, что во время главной фазы исследованных магнитных бурь наблюдалось резкое падение интенсивности потоков электронов во внешнем радиационном поясе, а на фазе восстановления внешний пояс восстанавливался значительно ближе к Земле, вблизи границы проникновения солнечных электронов на главной фазе магнитной бури. Падение интенсивности электронов мы связываем с резким уменьшением размеров магнитосферы во время главной фазы бури. Следует также отметить, что во всех исследованных случаях вариации РПЗ носили достаточно длительный (несколько суток) характер. Если во время бури наблюдались потоки солнечных космических лучей, то мог происходить захват протонов с энергией 1–5 МэВ и формирование дополнительного максимума протонов таких энергий на L > 2.

БЕНГИН В. В., КУЗНЕЦОВ С. Н., КУТУЗОВ Ю. В., МЯГКОВА И. Н., ПАНАСЮК М. И., ПЕТРОВ В. М., ЮШКОВ Б. Ю. — 2007 г.

В данной работе представлены результаты расчетов поглощенных доз радиации на борту Международной космической станции (МКС), выполненные на основе данных ИСЗ КОРОНАС-Ф о спектрах протонов в околоземном космическом пространстве (ОКП) и условиях их проникновения в полярные шапки. Полученные оценки сопоставлены с данными дозиметрического контроля на борту МКС, а также с результатами аналогичных расчетов, выполненных на основе данных ИСЗ GOES-10 (Geostationary Operational Environmental Satellite). Наблюдается удовлетворительное согласие оценок поглощенных доз, полученных по данным ИСЗ КОРОНАС-Ф, с результатами измерений на МКС. В случае использования данных высокоапогейного ИСЗ GOES-10 согласие между расчетами и измерениями оказалось существенно хуже. По-видимому, это обусловлено влиянием процессов проникновения протонов солнечных космических лучей в области полярных шапок.

БИРЮКОВ Е. Е. — 2007 г.

В работе исследуется захват комет на орбиты галлеевского типа и орбиты семейства Юпитера из почти параболического потока облака Оорта. Обнаружено два типа захвата на орбиты галлеевского типа. Первый тип заключается в том, что в результате тесных сближений с планетами-гигантами почти параболические орбиты эволюционируют в короткопериодические (с периодом обращения вокруг Солнца P < 200 лет). Затем происходит очень медленное подтягивание кометных орбит во внутреннюю область Солнечной системы. Причем, перейти с короткопериодических орбит на орбиты комет галлеевского типа и семейства Юпитера могут только те кометы, перигелийные расстояния орбит которых q < 13 а. е. При втором типе захвата на первом этапе динамической эволюции под действием возмущений от Галактики перигелийные расстояния кометных орбит становятся довольно малыми (меньше 1.5 а. е.), затем в процессе диффузии происходит уменьшение больших полуосей. Захват происходит в среднем за 500 оборотов кометы вокруг Солнца, в то время как в первом случае – за 12 500 оборотов. Обнаружено, что область с первоначальными перигелийными расстояниями орбит q > 4 а. е. является не менее важным источником комет галлеевского типа в сравнении с областью q < 4 а. е. Более половины комет галлеевского типа захватываются из почти параболического потока с q > 4 а. е. Анализ динамической эволюции объектов на короткопериодических орбитах показал, что распределение орбит кентавров хорошо согласуется с наблюдаемым распределением с учетом эффектов наблюдательной селекции. Таким образом, следует отклонить гипотезу, связывающую происхождение кентавров только с поясом Эджворта–Койпера и транснептунной областью.

ВЕЛИКОДСКИЙ Ю. И., КОРОХИН В. В., МАЛЬ У., ШКУРАТОВ Ю. Г. — 2007 г.

Описана апостериорная коррекция имеющихся данных интегральной фотометрии Луны, позволившая уменьшить регулярные погрешности фазовых зависимостей яркости, связанные с вариациями параметров либрации; либрационный эффект может достигать 4%. Разработан метод, позволяющий проводить корректное сопоставление интегральных измерений Луны с фотометрическими измерениями ее участков или лабораторных образцов – имитаторов лунного грунта. Для аппроксимации фазовых кривых интегрального альбедо в диапазоне фазовых углов 6°–120° предложена простая эмпирическая формула: Aeq() = mle– + m2e–0.7, где – угол фазы, – коэффициент эффективной шероховатости, а m1 + m2– альбедо поверхности при нулевом фазовом угле. Найдена эмпирическая зависимость параметра наклона лунного спектра в диапазоне 360–1060 нм от угла фазы. Результаты работы могут использоваться как для проверки различных моделей рассеяния света лунной поверхностью, так и для калибровки данных наземных и космических спектрофотометрических наблюдений.

КИБАРДИНА М. И., НЕФЕДЬЕВ Ю. А., РИЗВАНОВ Н. Г. — 2007 г.

В обзоре рассматриваются все аспекты развития в Астрономической обсерватории им. В.П. Энгельгардта (АОЭ) и в Казанской городской астрономической обсерватории (КГАО) при Казанском университете гелиометрических и позиционных наблюдений Луны и исследования ее фигуры, вращения (физической либрации) и гравитационного поля, а также других вопросов, близких к ним.

ГЛАДЫШЕВА О. Г. — 2007 г.

Приводится приблизительный состав остатков Тунгусского метеорита, полученный путем усреднения результатов нескольких измерений. Отмечается, что вещество остатков космического тела было обогащено щелочными и щелочноземельными элементами. Отмечена крайняя неоднородность состава вещества метеорита. Определен верхний предел плотности Тунгусского космического тела, равный 2.8 г/см3. Предлагается считать, что в результате взаимодействия с атмосферой Земли космическое тело распалось на частицы размером от 10-7 до 10-3 м, причем большая часть вещества оказалась вынесена в верхние слои атмосферы. Расчеты скорости и времени оседания частиц в атмосфере показали, что за изменение прозрачности атмосферы ответственны частицы радиусом 10-5 м.

УСТИНОВА Г. К. — 2007 г.

На примере благородных газов рассмотрены эффекты вспышки последней сверхновой перед формированием Солнечной системы. Ускорение генерированного вещества сверхновой во взрывной ударной волне привело к его первичному фракционированию и к созданию мелкомасштабной изотопной гетерогенности первичного вещества. Это зафиксировано в виде изотопных аномалий в высокотемпературных фазах ранних конденсатов углистых метеоритов и в изотопных системах благородных газов и является обоснованием феномена сверхновой. Исследованы два основных проявления в благородных газах эффектов ускорения в ударных волнах: изменение изотопных соотношений их космогенной компоненты из-за усиления жесткости спектра ядерноактивных частиц и фракционирование газов, обогащение их изотопных систем тяжелыми изотопами. Реальность рассмотренных процессов демонстрируется на примере благородных газов солнечного корпускулярного излучения в лунных ильменитах. Отсутствие продуктов r-процесса среди вымерших радионуклидов в богатых кальцием и алюминием включениях (CAI) углистых хондритов с интервалом образования 1 млн. лет свидетельствует в пользу того, что последняя сверхновая была сверхновой типа Ia, и это, возможно, сыграло важную роль в происхождении Солнечной системы.