Аэрономия

Аэроно́мия

(от Аэро... и греч. nomos — закон)

раздел физики атмосферы, в котором изучаются атмосферные процессы с точки зрения атомных и молекулярных взаимодействий и взаимодействия солнечного излучения с атомами и молекулами воздуха.

А. как специальный раздел физики атмосферы возникла в 50-е годы 20 в. Родоначальниками А. были Д. Р. Бейтс (Англия) и М. Николе (Франция); они занимались главным образом изучением верхней атмосферы. Быстрое развитие А. связано с успехами ракетных и спутниковых исследований, позволивших непосредственно изучать физико-химические процессы верхней атмосферы. Круг вопросов, которые изучает А., непрерывно расширяется. Важнейшие из них:

1) Изучение и объяснение распределения температуры, плотности, состава нейтральных частиц воздуха по высоте. Эта проблема тесно связана с созданием т. н. стандартных атмосфер (специальных справочников по свойствам атмосферы), имеющим большое практическое значение в век спутников и ракет. Быстрый рост температуры с увеличением высоты в области высот 90—300 км удалось объяснить, изучив характеристики диссоциации и ионизации частиц воздуха ультрафиолетовым излучением Солнца, а также детально изучив структуру спектра солнечного излучения.

Исследование состава воздуха верхней атмосферы требует наряду с изучением химических реакций учёта процессов диффузии (См. Диффузия) и термодиффузии (См. Термодиффузия), которые переносят продукты химических реакций из области их возникновения в соседние по высоте области. В результате этих процессов ниже 200 км распределение давления отдельных компонентов воздуха отклоняется от барометрической формулы (См. Барометрическая формула).

2) Изучение и объяснение профиля электронной концентрации (зависимости концентрации электронов от высоты) в ионосфере. Выяснилось, что сложный каскад химических реакций с участием заряженных частиц позволяет правильно описывать изменение концентрации электронов с высотой. Однако до сих пор задача расчёта профиля электронной концентрации не может считаться окончательно решенной.

Наличие заряженных частиц в ионосфере требует учёта магнитного поля Земли, т. к. движение воздуха переносит и заряженные частицы. Отрицательные заряды отклоняются магнитным полем Земли в одну сторону, а положительные — в другую. Это приводит к возникновению электрических токов в ионосфере Земли. Термодиффузия в области резких изменений температуры по высоте стремится разделить тяжёлые ионы и лёгкие электроны, что приводит к появлению слабых электрических полей.

По мере развития А. начинает также решать задачи, относящиеся к более низким уровням. Примером может служить исследование ионного слоя на высоте 25—35 км, обусловленного вторичным космическим излучением. Изучение суточного хода концентрации ионов в этом слое привело к необходимости исследования целого цикла химических реакций с участием заряженных частиц и озона.

3) А. занимается исследованием серебристых облаков (См. Серебристые облака) и в общих чертах объяснила их природу.

4) Значительное внимание А. посвящает исследованию процессов, приводящих к свечению ночного неба (См. Свечение ночного неба) и полярным сияниям (См. Полярные сияния). Понимание природы свечения ночного неба на длине волны Х = 5577 А., например, позволило создать метод измерения суммарного содержания атомарного кислорода и следить за его временными вариациями.

5) А. занимается также изучением процессов, приводящих к образованию радиационных поясов Земли (См. Радиационные пояса Земли).

Перечисленные вопросы не исчерпывают всего круга вопросов А., который с каждым годом расширяется и изменяется.

Лит.: Хвостиков И. А.. Физика озоносферы и ионосферы, М., 1963: Данилов А. Д., Химия ионосферы, Л., 1967: Николе М., Аэрономия, пер. с англ., М., 1964; Ивановский А. И., Репнев А. И., Швидковский Е. Г., Кинетическая теория верхней атмосферы, Л., 1967.

А. И. Ивановский.