Вертикальна структура об’ємного коефіцієнта розсіяння аерозолю у широтних смугах диска Юпітера

1Овсак, ОС, 2Тейфель, ВГ, 2Лисенко, ПГ
1Головна астрономічна обсерваторія Національної академії наук України, Київ, Україна
2Астрофізичний інститут імені В.Г.Фесенкова, Алмати, Казахстан
Рубрика: Динаміка і фізика тіл Сонячноїної системи
Мова: російська
Анотація: 

Представлено залежності об’ємного коефіцієнта розсіяння аерозолю від тиску в атмосфері Юпітера. При розрахунках методом розділення газового і аерозольного поглинання враховано поглинання світла в неперервному спектрі. Для аналізу використано дані спектрофотометричних вимірювань Юпітера у смугах поглинання метану на 727 і 619 нм — геометричного альбедо (1993 р.) та відбивної здатності ряду широтних смуг у (2013 р.). Залежності для інтегрального диску та в широтних смугах планети-гіганта на висотних рівнях тропосфери в діапазоні тиску 0.4—2 бар виявилися схожими. У цій частині атмосфери виявлено три її найпотужніші хмарові шари з найбільшим значенням коефіцієнта у діапазоні тиску від 0.8 бар у смузі NTB до 1.33 бар — у STB. У проміжку тиску 2—4 бар в досліджених широтних смугах, крім NTB і STB, виявлено четвертий аерозольний шар, висотне розміщення і вертикальна структура якого у смугах суттєво відрізняються. На більших глибинах ймовірна наявність ще одного аерозольного шару, початковий рівень і протяжність якого у різних широтних смугах також різні. У більшості з досліджених широтних смуг, на рівнях атмосфери з тиском більше 3 бар, проявилася спектральна залежність , що, ймовірно, вказує на зміну розміру аерозольних частинок чи їхньої природи.

Ключові слова: аерозольні частинки, об’ємний коефіцієнт розсіяння, хмарові шари, широтні смуги, Юпітер
References: 

1. Бондаренко Н. Н. Исследование вариаций полосы поглощения аммиака NH3 787 нм в атмосфере Юпитера // Изв. Нац. акад. наук Республики Казахстан. Сер.физ.-мат.—2012.—№ 3.—C. 67—71.

2. Мороженко А. В. Результаты поляризационных исследований Юпитера // Астрометрия и астрофизика.—1976.—Вып. 30.—С. 47—54.

3. Мороженко А. В. О структуре облачного слоя Юпитера // Письма в Астрон.журн.—1984.—10, № 10.—С. 775—779.

4. Мороженко А. В., Овсак А. С., Видьмаченко А. П., Тейфель В. Г., Лысенко П. Г. Мнимая часть показателя преломления аэрозоля в широтных поясах диска

Юпитера // Кинематика и физика небес. тел.—2016.—32, № 1.—С. 43—55.

 

5. Тейфель В. Г., Харитонова Г. А. Особенности распределения поглощения метана на Юпитере по данным квазинепрерывного охвата всех долгот планеты // Изв. Нац. акад. наук Республики Казахстан. Сер. физ.-мат.—2013.—№ 5.—P. 93— 98.

6. Физические характеристики планет-гигантов // Ред. В. Г. Тейфель.—Алма-Ата: Наука.—1971.—С. 64.

7. Bjoraker G. L., Wong M. H., de Pater I., Adamkovics M. Jupiter’s deep cloud structure revealed using Keck observations of spectrally resolved line shapes // Astrophys. J.—1998.—810, N 2.— article id. 122.

8. Chanover N., Simon A., Hudson R. Colors in the giant planet atmospheres // AGU Chapman Conference on Crossing Boundaries in Planetary Atmospheres: From Earth to Exoplanets, Annapolis, Maryland.—24-28, June 2013, Abstract T-21.

9. Dlugach J. M., Yanovitskij E. G. The optical properties of Venus and the Jovian planets. II. Methods and results of calculations of the intensity of radiation diffusely reflected from semi-infinite homogeneous atmospheres // Icarus.—1974.—22, N 1.—P. 66— 81.

10. Giles R. S., Fletcher L. N., Irwin P. G. J. Cloud structure of Jupiter’s troposphere from Cassini VIMS // American Astronomical Society, DPS meeting #46, Nov 2014, abstract #511. 02.

11. Karkoschka E. Spectrophotometry of the Jovian planets and Titan at 300 to 1000 nm wavelength: The methane spectrum // Icarus.—1994.—111, N 3.—P. 967—982.

12. Karkoschka E. Methane, ammonia, and temperature measurements of the Jovian planets and Titan from CCD-spectrophotometry // Icarus.—1998.—133, N 1.—P. 134— 146.

13. Lindal G. F. The atmosphere of Neptune: an analysis of radio occultation data with Voyager 2 // Astron. J.—1992.—103, N 3.—P. 967—982.

14. Loeffler M. J., Hudson R. L., Chanover N. J., Simon A. A. Giant-planet chemistry: Ammonium hydrosulfide (NH4SH), its IR spectra and thermal and radiolytic stabilities // Icarus.—2015.—258, N 15.—P. 181—191.

15. Matcheva K. I., Conrath B. J., Gierash P. J., Flasar F. M. The cloud structure of the Jovian atmosphere as seen by the Cassini/CIRS experiment // Icarus.—2005.—179, N 2.—P. 432—448.

16. Mishchenko M. I. Physical properties of the upper tropospheric aerosols in the equatorial region of Jupiter // Icarus.—1990.—84, N 2.—P. 296—304.

17. Mishchenko M. I. The FORTRAN code for computing the scattering of an ensemble of polydisperse, homogeneous sphertcal particles is based on the Lorenz—Mie theory.—http://www.giss.nasa.gov/staff/mmishchenko/ftpcode/spher.f.

18. Moreno F., Rodrigo R., Sanchez-Lavega A., Molina A. Spectroscopic observations of the CH4-6190 A and NH3-6450 A absorption bands at different regions of the Jovian disk // Astron. and Astrophys. Suppl. Ser.—1988.—74, N 2.—P. 233—238.

19. Morozhenko A. V. New determination of monochromatic methane absorption coefficients with regard to the thermal conditions in the atmospheres of giant planets. IV. Jupiter and Saturn // Kinematics and Physics of Celestial Bodies.—2007.—23, N 6. —P. 245—257.

20. Morozhenko A. V., Ovsak A. S. On the possibility of separation of aerosol and methane absorption in the long-wavelength spectral range for giant planets // Kinematics and Physics of Celestial Bodies.—2015.—31, N 5.—P. 225—231.

21. Morozhenko A. V., Yanovitskij E. G. The optical properties of Venus and Jovian planets. I. The atmosphere of Jupiter according to polarimetric observations // Icarus.— 1973.—18, N 4.—P. 583—592.

22. Morozhenko A. V., Yanovitskii E. G. Vertical structure parameters for the upper layers of the Jovian atmosphere // Soviet Astron. Lett.—1976.—2, N 6.—P. 218—220.

23. Niemann H. B., Altreya S. K., Carignan G. R., et al. The composition of the Jovian atmosphere as determined by the Gatiteo probe mass spectrometer // J. Geophys. Res.—1998.—103, N 10.—P. 22831—22845.

24. Ovsak A. S. Calculation of effective optical depth of absorption line formation in homogeneous semi-infinite planetary atmosphere during anisotropic scattering // Kinematics and Physics of Celestial Bodies.—2010.—26, N 2.—P. 86—88.

25. Ovsak A. S. Upgraded technique to analyze the vertical structure of the aerosol component of the atmospheres of giant planets // Kinematics and Physics of Celestial Bodies.—2013.—29, N 6.—P. 291—300.

26. Ovsak A. S. Changes in the characteristics of the upper layers of the Jovian atmosphere from the data on the integral observations of the planetary disk // Kinematics and Phys. Celestial Bodies.—2015.—31, N 1.—P. 25—32.

27. Ovsak A. S. Variations of the volume scattering coefficient of aerosol in the Jovian atmosphere from observations of the planetary disk // Kinematics and Physics of Celestial Bodies.—2015.—31, N 4.—P. 197—204.

28. Ovsak A. S. Vertical structure of cloud layers in the atmospheres of giant planets. I. On the influence of variations of some atmospheric parameters on the vertical structure characteristics // Solar Syst. Res.—2015.—49, N 1.—P. 46—53.

29. Ovsak O., KostogryzN. The method of computer analysis a vertical structure of aerosol component in the atmospheres of the Giant planets // AGU Chapman Conference on Crossing Boundaries in Planetary Atmospheres: From Earth to Exoplanets, Annapolis, Maryland.—24-28, June 2013, abstract W3.

30. Ovsak A. S., Teifel’ V. G., Vid’machenko A. P., Lysenko P. G. Zonal differences in the vertical structure of the cloud cover of Jupiter from the measurements of the methane absorption bands at 727 and 619 nm // Kinematics and Physics of Celestial Bodies.— 2015.—31, N 3.—P. 119—130.

31. Ragent B., Colburn D. S., Rages K. A., et al. The clouds of Jupiter: Results of the Galileo Jupiter mission probe nephelometer experiment // J. Geophys. Res.—1998.— 103, N 10.—P. 22891—22909.

32. Rojas J., Arreg J., Garcia-Melendo E., et al. New measurements of Jupiter’s Equatorial Region in visible wavetengths // Bull. Amer. Astron. Soc.—Oct. 2010.—42.— P. 1017.

33. Seiff A., Kirk D. B., Knight T. C. D., et al. Thermal structure of Jupiter’s atmosphere near the edge of a 5-pm hot spot in the North Equatorial Belt // J. Geophys. Res.— 1998.—103, N 10.—P. 22857— 22889.

34. Simon A. A., Sanchez-Lavega A., Legarreta J., Carlson R. W. Spectral comparison and stability of Red Regions on Jupiter// J. Geophys. Res.—2015.—120, N 3.—P. 483— 494.

35. Teifel V. G. Molecular absorption and the possible structure of the cloud layers of Jupiter and Saturn // J. Atmos. Sci.—1969.—26.—P. 854—859.

36. Tejfel V. G. The morphology of motecutar absorption on disk of Jupiter / Ed. by T. Gehrels. — Tucson: Univ. Arizona Press, 1976.—P. 441—485.

37. Tejfel V. G. The mapping of longitudinal-latitudinal variations of the methane absorption on Jupiter // Bull. Amer. Astron. Soc.—2000.—32.—P. 1007.

38. Teifel V. G., Kharitonova G. A., Khudiaeva G. I. Zonal spectrophotometric properties of the Jovian cloud cover // Solar Syst. Res.—1981.—15, N 2.—P. 71—78.

39. West R. A., Tomasko M. G. Spatially resolved methane band photometry of Jupiter. III: Cloud vertical structures for several axisymmetric bands and the GRS // Icarus.— 1980.—41.—P. 278—292.

40. Yanovitskij E. G., Ovsak A. S. Effective optical depth of absorption line formation in semi-infinite planetary atmosphere // Kinematics and Physics of Celestial Bodies.—1997.—13, N 4.—P. 1—19.