Про можливі зміни фізичних характеристик аерозолю в глибоких шарах атмосфери Сатурна

Heading: 
Динаміка і фізика тіл Сонячної системи
1Овсак, ОС
1Головна астрономічна обсерваторія Національної академії наук України, Київ, Україна
Kinemat. fiz. nebesnyh tel (Online) 2019, 35(1):42-56
https://doi.org/10.15407/kfnt2019.01.042
Start Page: Динаміка і фізика тіл Сонячної системи
Мова: російська
Анотація: 

Цю роботу присвячено визначенню значень величин фізичних параметрів хмарних частинок в глибоких шарах атмосфери Сатурна з використанням даних дистанційних вимірювань поля сонячного випромінювання, дифузно відбитого планетою-гігантом. У попередньому дослідженні за значеннями геометричного альбедо Сатурна, отриманими у 1993 р. в діапазоні довжин хвиль 300...1000 нм, автор з використанням методу ефективної оптичної глибини отримав залежність аерозольної розсіювальної складової оптичної глибини від тиску, тобто її зміну з висотою в атмосфері. Аналіз вихідних даних був виконаний у довгохвильовій частині спектра в лініях поглинання метану різної потужності з центрами на довжинах хвиль = 619, 727, 842, 864 і 887 нм. На деяких висотних рівнях в глибоких шарах атмосфери планети-гіганта на зазначеній залежності проявилися особливості, які можливо відображають зміни фізичних характеристик аерозолю. Тому метою даної роботи було визначення можливих значень фізичних параметрів аерозольних частинок в глибоких шарах атмосфери Сатурна на висотних рівнях з зазначеними вище особливостями. В результаті виявлено збільшення ефективного радіуса хмарних частинок з глибиною: його значення становило 1.4 мкм у верхній частині тропосфери, 1.83 мкм на висотній ділянці з тиском 1.0...1.25 бар і 2.2...2.4 мкм — на ділянці з тиском 1.5...2.0 бар. В останньому виявлено зменшення дійсної частини показника заломлення аерозольних часток на 3.5 %. Для пояснення можливої причини такого зменшення розглянуто зміну фазового стану аерозольних часток у нижніх, тепліших шарах атмосфери Сатурна, через наявність в їхньому складі гідроксиду амонію в достатній концентрації.
Ключові слова: аерозольні частинки, атмосфера, глибокі шари, Сатурн, фізичні параметри

Повний текст (PDF)

References: 

1. Bugaenko O. I., Dlugach Zh. M., Morozhenko A. V., Yanovitsky E. G.  (1975) Optical properties of Saturn's cloud layer in the visible spectral region. Astronomicheskii Vestnik, 9(1), 13-21  (in Russian).

2. Atreya S. K., Wong A. S. (2005) Coupled clouds and chemistry of the giant planets — a case for multiprobes. Space Sci. Revs, 116(1), 121—136.

3. Chamberlain J. W. (1965) The atmosphere of Venus near cloud top. Astrophys. J., 141(4), 1184—1205.

4. Fletcher L. N., Baines K. H., Momary T. W., Showman A. P., Irwin P. G. J., Orton G. S., Merlet C. (2011) Saturn’s tropospheric composition and clouds from Cassini/VIMS 4.6 - 5.1 μm nightside spectroscopy. Icarus, 214, 510—533.

5. Fletcher L. N., Guerlet S., Orton G. S., Cosentino R. G., Fouchet T., Irwin P. G. J., Li L., Flasar F. M., Gorius N., Morales-Juberías R. (2017) Disruption of Saturn’s quasi-periodic equatorial oscillation by the great northern storm. Nature Astron., 1, 765— 770.

6. Hildenbrand D. L., Giauque W. F. (1953) Ammonium oxide and ammonium hydroxide. Heat capacities and thermodynamic properties from 15 to 300 K. 1. J. Amer. Chem. Soc., No. 75, 2811—2818.

7. Karkoschka E. ( 1994) Spectrophotometry of the Jovian planets and Titan at 300 to 1000 nm wavelength: The methane spectrum. Icarus, 111, 967—982.

8. Karkoschka E., Tomasko M. G. (2005) Saturn’s vertical and latitudinal cloud structure 1991—2004 from HST imaging in 30 filters. Icarus, 179, 195—221.

9. Kawata K. (1978) Circular polarization of sunlight reflected by planetary atmosphere. Icarus, 33, 217—233.

10. Kerola D. X., Larson H. P., Tomasko M. G. (1997) Analysis of the near-IR spectrum of Saturn: A comprehensive radiative transfer model of its middle and upper troposphere. Icarus, 127, 190—212.

11. Lindal G. F. (1992) The atmosphere of Neptune: an analysis of radio occultation data with Voyager 2. Astron. J., 103, 967—982.

12. Muñoz O., Morena F., Molina A., Grodent D., Gérard J. C., Dols V. (2004) Study of the vertical structure of Saturn’s atmosphere using HST/WFPC2 images. Icarus, 169, 413—428.

13. Morozhenko A. V. (1984) Jovian cloud stratification. Sov. Astron. Lett., 10, 323— 325.

14. Morozhenko A. V. (1993) On the vertical structure of cloud layers in the atmospheres of giant planets. Kinematics Phys. Celestial. Bodies, 9, 1—19.

15. Morozhenko A. V., Ovsak A. S. (2017) On the probable change of the radius and nature of aero­sol particles in the deep layers of Jupiter’s atmosphere. Kinematics Phys. Celestial. Bodies, 33, 88—93.

16. Ovsak A. S. (2013) Upgraded technique to analyze the vertical structure of the aerosol component of the atmospheres of giant planets. Kinematics Phys. Celestial. Bodies, 29, 291—300.

17. Ovsak А. S. (2015) Variations of the volume scattering coefficient of aerosol in the jovian atmosphere from observations of the planetary disk. Kinematics Phys. Celestial. Bodies, 31, 197—204.

18. Ovsak A. S. (2015) 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., 49, 46—53.

19. Ovsak А. S. (2018) On determining the vertical structure of the aerosol component in the atmosphere of Saturn. Kinematics Phys. Celestial. Bodies, 34, 37—51.

20. Ovsak A. S. (2018) The altitudinal dependence of aerosol volume scattering coefficient in the atmosphere of Saturn in 1993. 49th Lunar and Planet. Sci. Conf. LPSC2018, abstract # 1069.

21. Pérez-Hoyos S., Sánchez-Lavega A., French R. G., Rojas J. F. (2005) Saturn’s cloud structure and temporal evolution from 10 years of Hubble Space Telescope images (1994—2003). Icarus, 176, 155—174.

22. Roman M. T., Banfield Don, Gierasch P. J. (2013) Saturn’s cloud structure inferred from Cassini ISS. Icarus, 225, 93—110.

23. Sánchez-Lavega A., Hueso R., Pérez-Hoyos S. (2007) The three-dimensional structure of Saturn’s equatorial jet at cloud level. Icarus, 187, 510—519.

24. Santer R., Dollfus A. (1981) Optical reflectance polarimetry of Saturn’s globe and rings: IV. Aerosols in the upper atmosphere of Saturn. Icarus, 48, 496—518.

25. Sromovsky L. A., Baines K. H., Fry P. M. (2013) Saturn’s Great Storm of 2010—2011: Evidence for ammonia and water ices from analysis of VIMS spectra. Icarus, 226, 402—408.

26. Sromovsky L. A., Baines K. H., Fry P. M., Momary T. W. (2016) Cloud clearing in the wake of Saturn’s Great Storm of 2010—2011 and suggested new constraints on Saturn’s He/H2 ratio. Icarus, 276, 141—162.

27. Temma T., Chanover N. J., Simon-Miller A. A., et al. (2005) Vertical structure modeling of Saturn’s equatorial region using high spectral resolution imaging. Icarus, 175, 464—489.