Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2022.Т. 40. №3. C. 227-238. ISSN 2079-6641

Содержание выпуска

Read English Version US Flag

ФИЗИКА

УДК 550.388

Научная статья

Исследование внутренних гравитационных волн инфракрасной камерой всего неба над территорией Якутии

О. В. Мордосова¹², И. И. Колтовской¹

¹Институт космофизических исследований и аэрономии им Ю.Г. Шафера Сибирского отделения Российской академии наук, 677027, г. Якутск, пр. Ленина 31, Республика Саха (Якутия), Россия
²Северо-Восточный федеральный университет имени М. К. Аммосова, 677000, г. Якутск, ул. Белинского 58, Республика Саха (Якутия), Россия
E-mail: oleSmile@mail.ru, koltigor@mail.ru

Внутренние гравитационные волны – это пространственно-временные колебания воздушных масс в атмосфере, которые помимо продольной составляющей имеют еще и поперечную составляющую, что отличает их от обычных акустических волн. За последние десятилетия достигнут значительный прогресс в изучении динамики атмосферы, однако по-прежнему остается сложной и актуальной задачей решение крупномасштабных волновых движений воздушных масс, в частности внутренних гравитационных волн. Для выявления внутренних гравитационных волн была изучена пространственная неоднородность в эмиссиях свечения ночного неба на высоте около 87 км, где излучаются полосы молекул гидроксила. Регистрация волн проводилась при помощи инфракрасной цифровой камеры всего неба, установленной на оптическом полигоне Маймага (Якутия). Обработка данных выполнялась методом временного дифференцирования снимков. Было получено 1140 кадров за два сезона (2016–2017гг. и 2017–2018гг.) с выраженной волновой периодической структурой, которые были определены как внутренние гравитационные волны. Для каждого случая обнаруженных внутренних гравитационных волн были определены такие параметры как: период волны, длина волны, скорость распространения, направление распространения, время и продолжительность наблюдения. Длины зарегистрированных волн варьируют от 9,6 до 52,5 км (среднее значение равно 25 км), наблюдаемые горизонтальные фазовые скорости изменяются от 22,5 до 158,3 м/с (среднее значение равно 60 м/с), оцененные периоды находятся в пределах от 4,5 до 13,3 мин (среднее значение равно 7 мин) и распространение волн направлено преимущественно на северо-запад.

Ключевые слова: внутренние гравитационные волны, мезосфера, инфракрасная камера всего неба, временное дифференцирование.

Финансирование. Работа выполнена при поддержке фонда РНФ (№ 22-27-20137, https://rscf.ru/project/22-27-20137/).

DOI: 10.26117/2079-6641-2022-40-3-227-238

Поступила в редакцию: 29.10.2022

В окончательном варианте: 16.11.2022

Для цитирования. Мордосова О. В., Колтовской И. И. Исследование внутренних гравитационных волн инфракрасной камерой всего неба над территорией Якутии // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2022. Т. 40. № 3. C. 228-239. DOI: 10.26117/2079-6641-2022-40-3-227-238

Контент публикуется на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.ru)

© Мордосова О. В., Колтовской И. И., 2022

Конкурирующие интересы. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении авторства и публикации.

Авторский вклад и ответственность. Все авторы внесли свой вклад в эту статью. Авторы несут полную ответственность за предоставление окончательной версии статьи в печать. Окончательный вариант рукописи был одобрен всеми авторами.

Список литературы

  1. Hines C. O. Internal atmospheric gravity waves at ionospheric heights, Can. J.Phys., 1960. Т. 38, С. 1441–1481.
  2. Шефов Н. Н., Семенов А. И., Хомич В.Ю.Излучение верхней атмосферы – индикатор ее структуры и динамики, М.: ГЕОС, 2006, С. 741.
  3. Гаврилов Н. М.Тепловой эффект внутренних гравитационных волн в верхней атмосфере, Изв. АН СССР Физ. атмосф. и океана., 1974. Т. 10, №1, С. 83–84.
  4. Taylor M. J., Hapgood M. A., Rothwell P. Observations of gravity wave propagation in the OI (557.7 nm), Na (589.2 nm) and the near infrared ОН nightglow emissions, Planet. Space Sci., 1987. vol. 35, no. 4, pp. 413–427.
  5. Fritts D. C., Isler j. R., Thomas G. E., Andreassen O. Wave breaking signatures in noctilucent clouds, Geophys. Res. Lett., 1993. Т. 20, С. 2039–2042.
  6. Swenson G. R., Mende S. B.OH emission and gravity wave (including a breaking wave) in all-sky imagery from Bear Lake, Geophys. Res. Lett., 1994. Т. 21, №20, С. 2239–2242.
  7. Аммосов П. П., Гаврильева Г. А. Цифровая камера для регистрации пространственной структуры свечения ночного неба, Приборы и техника эксперимента, 1999. Т. 42, №3, С. 120–124.
  8. Гаврильева Г. А., Аммосов П. П. Наблюдения распространения гравитационных волн в инфракрасном свечении всего неба,Геомагнетизм и аэрономия, 2001. Т. 41, №3, С. 363–369.
  9. Taylor M. J., Pendleton W. R., Clark Jr. S., Takahashi H., Gobbi D, Goldberg R. A. Image measurements of short period gravity waves at equatorial latitudes, J. Geophys. Res., 1997. vol. 102, pp. 26283–26299.
  10. Nakamura T., Higashikawa A., Tsuda T., Matsushita Y. Seasonal Variations of gravity wave structures in OH airglow with a CCD imager at Shigaraki, Earth Planets Space, 1999. vol. 51, no. 7–8, pp. 897–906.
  11. Medeiros A. F., Buriti R. A., Machado E. A., Takahashi H., Batista P.P., Gobbi D., Taylor M. J. Comparison of gravity wave activity observed by airglow imaging at two different latitudes in Brazil, J. Atmos. and Sol. Terr. Phys., 2004. vol. 266,  P. 647.

Мордосова Олеся Владимировна – младший научный сотрудник института космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН, аспирант физико-технического института Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова, Якутск, Россия, ORCID 0000-0002-6342-6389.

Колтовской Игорь Иннокентьевич – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник института космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН, Якутск, Россия, ORCID 0000-0002-6043-3196.

Читать статьюСкачать статью