Колебательные режимы атмосферы Юпитера и Венеры

Введение. В статье проводится исследование колебательных режимов атмосфер двух планет (Юпитер, Венера) при учёте осевого вращения, которое оказывает влияние на возникновение биений и резонансов, сравниваются параметры атмосфер этих планет с параметрами атмосферы Земли.

Материалы и методы исследований. Рассматриваются колебания в атмосфере, изначально находившейся в состоянии статики, вызванные начальным превышением температуры вблизи поверхности земли и суточным вращением Земли. Для их описания используется система, в которую входят уравнение движения в форме Эйлера и выражения, учитывающие распределение температуры и давления воздуха с высотой. Подробно рассматривается случай, когда вращение Земли вокруг своей оси приводит к значимым периодическим изменениям температуры.

Результаты исследований и их обсуждения. Находятся значения основных параметров атмосферы Юпитера и Венеры с целью исследования колебательных режимов атмосфер на этих планетах и построения соответствующей математической модели. В начале мы находим стандартные параметры амплитуд скоростей, температур, частот Брента– Вяйсяля для того, чтобы рассчитывать величины, входящие в систему уравнений, описывающую колебания воздуха в атмосфере и строить соответствующие графики этих уравнений с целью их дальнейшего анализа. Получены решения для колебательных процессов, когда учитываются суточные изменения температуры воздуха.

Выводы. Показано, что в стандартной атмосфере осевое вращение планеты не сказывается на колебательных процессах в атмосфере, при этом учитывается рельеф местности. Однако имеет место быть случай, когда разница между вышеуказанными частотами крайне мала или нулевая (это возможно при Δγ =Δγстанд). Если частота Брента – Вяйсяля совпадает с частотой суточного вращения Земли или их разница незначительна, то возникают такие явления, как резонанс или биения, которые рассматриваются подробно.

1. Афанасьев И.С., Закинян Р.Г. Колебания сухого воздуха в атмосфере // Наука. Инновации. Технологии. 2022. №1. С. 65–86.

2. Берд Г. Молекулярная газовая динамика. Москва: Мир, 1981. 320 с.

3. Блехман И.И. Синхронизация в природе и технике. Москва: Наука, 1971. 896 с.

4. Вегенер А. Термодинамика атмосферы: перевод с немецкого и дополнения В. Белинского и Ш. Гофштейн. Москва: Объединенное научно-техническое издательство НКТП СССР-главная редакция общетехнической литературы и номографии, 1935. 284 с.

5. Кароль И.Л., Розанов В.В., Тимофеев Ю.М. Газовые примеси в атмосфере. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1983. 192 с.

6. Кондратьев К.Я., Крупенио Н.Н., Селиванов А.С. Планета Венера. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1987. 280 с.

7. Моханакумар К. Взаимодействие стратосферы и тропосферы. Москва: Физматлит, 2011. 452 с.

8. Маров М.Я. Планеты Солнечной системы. 2-е изд., перераб. и доп. Москва: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986. 320 с.

9. Полянская Н.Е., Закинян Р.Г. Исследование влияния рельефа Ставропольского края на динамику тепловой конвекции // Наука. Инновации. Технологии. 2013. №2. С. 35–42.

10. Рыжков Р.Д., Аванесян К.С., Смирнова Л.Н., Закинян Р. Г. Двумерная модель тепловой конвекции сухого воздуха в атмосфере // Наука. Инновации. Технологии. №1. 2019. С. 117–130.

11. Симахина М. А. Условия возникновения и методика расчета параметров конвекции в атмосфере: дис.... кандида та физико-математических наук. Ставрополь: Высокогор. геофиз. ин-т., 2010. 181 с.

12. Сидоренков Н.С. Небесно-механические причины изменений погоды и климата // Геофизические процессы и биосфера. 2015. №3. Т. 14. С. 5–26.

13. Sidorenkov N.S. The interaction between Earth’s rotation and geophysical processes. Weinheim. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2009. 317 p.

14. Хргиан А.Х. Физика атмосферы. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1969. 645 с.

15. Хайруллина Г.Р., Астафьева Н.М. Квазидвухлетние колебания в атмосфере Земли: обзор: наблюдение и механизмы формирования. Москва: Институт космических исследований, 2011. 58 с.

16. Чемберлен Дж. Теория планетных атмосфер. Москва: Мир, 1981. 352 с.

17. Galspace. Jupiter is a formidable giant [Электронный ресурс]. URL: http://galspace.spb.ru/index515.html (Дата обращения 25.02.2022).

18. Mydocx.ru. Statics and thermodynamics of the atmosphere [Электронный ресурс]. URL: https://mydocx.ru/9-110945.html (Дата обращения 14.02.2022).

19. V-kosmose. Atmosphere of Venus [Электронный ресурс]. URL: https://v-kosmose.com/planeta-venera-interesnyie-faktyi-i-osobennosti/atmosfera/. (Дата обращения 28.02.2022).

20. X-Term.ru. Mixtures of gases [Электронный ресурс]. URL: https://x-term.ru/primer/tech_termodinam/raschet_smesi (Дата обращения 06.02.2022).