Фільтрація спектру акустико-гравітаційних хвиль у горизонтально неоднорідній течії атмосфери

1Федоренко, АК, 2Крючков, ЄІ, 2Черемних, ОК, 2Жук, ІТ
1Институт космических исследований НАН Украины и ГКА Украины, Киев, Украина
2Інститут космічних досліджень НАН України та ДКА України, Київ, Україна
Kinemat. fiz. nebesnyh tel (Online) 2023, 39(4):55-67
Мова: українська
Анотація: 

Властивості акустико-гравітаційних хвиль (АГХ) в атмосфері можуть у більшій мірі визначатися особливостями середовища поширення, ніж джерелами цих збурень. За наявності просторових неоднорідностей атмосферних параметрів спостерігаються значні відхилення характеристик АГХ від теоретичних закономірностей. Це ускладнює експериментальну діагностику хвиль і пошук зв’язку з їхніми потенційними джерелами. Аналіз спостережень АГХ на супутнику «Dynamics Explorer 2» вказує на переважання у полярній термосфері хвиль з певними спектральними характеристиками. Встановлено, що акустико-гравітаційні хвилі великих амплітуд просторово узгоджуються з областями сильних вітрів, при цьому АГХ рухаються переважно назустріч вітру. З метою пояснення спостережуваних властивостей АГХ у роботі досліджено фільтрацію спектру цих хвиль при наявності просторово неоднорідного вітру. Показано, що в зустрічному неоднорідному вітрі особливим чином змінюються напрямок і величина хвильового вектора. При цьому зі збільшенням швидкості зустрічного вітру хвильовий вектор поступово нахиляється до горизонтальної площини. Вертикальна складова хвильового вектора швидко зменшується, а його горизонтальна складова прагне до деякого граничного значення, яке є переважним у спостереженнях. Крім того, у зустрічній неоднорідній течії відбувається збільшення частот та амплітуд хвиль. В результаті у сильному зустрічному вітрі з неперервного спектру атмосферних АГХ, які можуть генеруватися гіпотетичним джерелом, будуть переважати високочастотні хвильові гармоніки з малим кутом нахилу хвильового вектора до горизонтальної площини та характерною горизонтальною довжиною хвилі. Оскільки хвильовий вектор і вектор групової швидкості в АГХ майже перпендикулярні один до одного, такі хвилі забезпечують ефективне перенесення енергії у вертикальному напрямку. У зв’язку з цим АГХ відіграють важливу роль в енергетичному балансі полярної атмосфери, перерозподіляючи енергію горизонтальних вітрових течій у вертикальному напрямку.

Ключові слова: акустико-гравітаційна хвиля, неоднорідна течія атмосфери, фільтрація спектру