Свечение молекулярного кислорода O2 (а1Δg) в полосе 1.27 мкм и динамика верхней мезосферы на ночной стороне Венеры

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Работа посвящена изучению распределения ночного свечения кислорода O2 (a1Δg) в полосе 1.27 мкм с целью изучения динамики атмосферы. При расчетах исключались факторы, которые могли искажать результат: тепловое излучение нижней атмосферы, отражение от облаков. Показано, что отклонение от SS-AS циркуляции, проявляющееся в смещении области, где сходятся потоки с дневной стороны от терминаторов, и где в нисходящем потоке кислород рекомбинирует и высвечивает, смещено от противосолнечной точки к 22–23 ч. Такое смещение – проявление влияния солнечного термического прилива на атмосферу на ночной стороне Венеры. Сделаны выводы о характере динамики в области верхней мезосферы Венеры.

Об авторах

А. В. Шакун

Институт космических исследований РАН (ИКИ РАН)

Email: dmitry_gorinov@rssi.ru
Россия, Москва

Л. В. Засова

Институт космических исследований РАН (ИКИ РАН)

Email: dmitry_gorinov@rssi.ru
Россия, Москва

Д. А. Горинов

Институт космических исследований РАН (ИКИ РАН)

Email: dmitry_gorinov@rssi.ru
Россия, Москва

И. В. Хатунцев

Институт космических исследований РАН (ИКИ РАН)

Email: dmitry_gorinov@rssi.ru
Россия, Москва

Н. И. Игнатьев

Институт космических исследований РАН (ИКИ РАН)

Email: dmitry_gorinov@rssi.ru
Россия, Москва

М. В. Пацаева

Институт космических исследований РАН (ИКИ РАН)

Email: dmitry_gorinov@rssi.ru
Россия, Москва

А. В. Тюрин

Институт космических исследований РАН (ИКИ РАН)

Автор, ответственный за переписку.
Email: dmitry_gorinov@rssi.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Краснопольский В.А., Крысько А.Л., Рогачев В.Н., Паршев В.Л. Спектроскопия ночного свечения Венеры с орбитеров Венера 9, 10 // Космич. исслед. 1976. Т. 14. С. 789–795.
  2. Засова Л.В., Мороз В.И., Линкин В.М., Хатунцев И.В., Майоров Б.С. Строение атмосферы Венеры от поверхности до 100 км // Космич. исслед. 2006. Т. 44. № 4. С. 1–20.
  3. Шакун А.В., Засова Л.В., Пиччиони Дж., Дроссар П., Миглиорини А. Исследование свечения кислорода O2(a1Δg) на ночной стороне Венеры по надирным данным эксперимента VIRTIS-M миссии Венера–Экспресс // Космич. исслед. 2010. Т. 48. № 3. С. 239–245.
  4. Altieri F., Migliorini A., Zasova L., Shakun A., Piccioni G., Bellucci G. Modeling VIRTIS/VEX O2(a1Δg) nightglow profiles affected by the propagation of gravity waves in the Venus upper mesosphere // J. Geophys. Res.: Planets. 2014. V. 119. № 1. P. 2300–2316. https://doi.org/10.1002/2013JE004585
  5. Arnold G., Haus R., Kappel D., Drossart P., Piccioni G. Venus surface data extraction from VIRTIS/Venus Express measurements: Estimation of a quantitative approach // J. Geophys. Res. 2008. V. 113. № 3. id. E00B10. https://doi.org/10.1029/2008JE003087
  6. Bailey J., Meadows V.S., Chamberlain S., Crisp D. The temperature of the Venus mesosphere from O2(a1Δg) airglow observations // Icarus. 2008. V. 197. P. 247–259. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2008.04.007
  7. Bailey J. A comparison of water vapor line parameters for modeling the Venus deep atmosphere // Icarus. 2009. V. 201. № 2. P. 444–453. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2009.01.013
  8. Bertaux J.-L., Khatuntsev I.V., Hauchecorne A., Markiewicz W.J., Marcq E., Lebonnois S. Influence of Venus topography on the zonal wind and UV albedo at cloud top level: The role of stationary gravity waves // J. Geophys. Res.: Planets. 2016. V. 121. P. 1087–1101. https://doi.org/10.1002/2015JE004958
  9. Bézard B., Tsang C.C.C., Carlson R.W., Piccioni G., Marcq E., Drossart P. Water vapor abundance near the surface of Venus from Venus Express/VIRTIS observations // J. Geophys. Res.: Planets. 2009. V. 114. id. E00B39. https://doi.org/10.1029/2008JE003251
  10. Bougher S.W., Gérard J.C., Stewart A.I.F., Fesen C.G. The Venus nitric oxide night airglow: Model calculations based on the Venus Thermospheric General Circulation Model // J. Geophys. Res.: Space Physics. 1990. V. 95. № A5. P. 6271–6284. https://doi.org/10.1029/JA095iA05p06271
  11. Bougher S.W., Borucki W.J. Venus O2 visible and IR nightglow: Implications for lower thermosphere dynamics and chemistry // J. Geophys. Res.: Planets. 1994. V. 99. № E2. P. 3759–3776. https://doi.org/10.1029/93JE03431
  12. Brecht A.S., Bougher S.W., Gérard J.-C., Parkinson C.D., Rafkin S., Foster B. Understanding the variability of nightside temperatures, NO UV and O2 IR nightglow emissions in the Venus upper atmosphere // J. Geophys. Res.: Atmosphere. 2011. V. 116. № E8. id. E08004. https://doi.org/10.1029/2010JE003770
  13. Connes P., Noxon J.F., Traub W.A., Carleton P. O2(1D) emission in the day and night airglow of Venus // Astrophys. J. 1979. V. 233. P. L29–L32. https://doi.org/10.1086/183070
  14. Crisp D., Meadows V.S., Bézard B., de Bergh C., Maillard J., Mills F.P. Ground-based near-infrared observations of the Venus nightside: 1.27- μm O2(a1Δg) airglow from the upper atmosphere // J. Geophys. Res. : Physics. 1996. V. 101. P. 4577–4593. https://doi.org/10.1029/95JE03136
  15. D’Incecco P., Filiberto J., López I., Gorinov D., Komatsu G. Idunn Mons: Evidence for ongoing volcano-tectonic activity and atmospheric implications on Venus // Planet. Sci. J. 2021. V. 2. № 5. id. 215. https://doi.org/10.3847/PSJ/ac2258
  16. Drossart P., Piccioni G., Gérard J.C., Lopez-Valverde M.A., Sanchez-Lavega A., Zasova L., Hueso R., Taylor F.W., Bézard B., Adriani A., Angrilli F., Arnold G., Baines K.H., Bellucci G., Benkhoff J. and 89 co-authors. A dynamic upper atmosphere of Venus as revealed by VIRTIS on Venus Express // Nature. 2007. V. 450. P. 641–645. https://doi.org/10.1038/nature06140
  17. Fukuhara T., Futaguchi M., Hashimoto G.L., Horinouchi T., Imamura T., Iwagaimi N., Kouyama T., Murakami S.-Y., Nakamura M., Ogohara K., Sato M., Sato T.M., Suzuki M., Taguchi M., Takagi S. and 4 co-authors. Large stationary gravity wave in the atmosphere of Venus // Nat. Geosci. 2017. V. 10. № 2. P. 85-88. https://doi.org/10.1038/ngeo2873
  18. Gérard J.-C., Saglam A., Piccioni G., Drossart P., Cox C., Erard S., Hueso R., Sánchez-Lavega A. Distribution of the O2 infrared nightglow observed with VIRTIS on board Venus Express // Geophys. Res. Lett. 2008a. V. 35. id. L02207. https://doi.org/10.1029/2007GL032021
  19. Gérard J.-C., Cox C., Saglam A., Bertaux J.-L., Villard E., Nehmé C. Limb observations of the ultraviolet nitric oxide nightglow with SPICAV on board Venus Express // J. Geophys. Res.: Atmospheres. 2008b. V. 113. № 9. id. E00B03. https://doi.org/10.1029/2008JE003078
  20. Gérard J.-C., Soret L., Saglam A., Piccioni G., Drossart P. The distributions of the OH Meinel and O2 (a1Δ–X3R) nightglow emissions in the Venus mesosphere based on VIRTIS observations // J. Adv. Space Res. 2010. V. 45. P. 1268–1275. https://doi.org/10.1016/j.asr.2010.01.022
  21. Gérard J.-C., Soret L., Piccioni G., Drossart P. Latitudinal structure of the Venus O2 infrared airglow: A signature of small-scale dynamical processes in the upper atmosphere // Icarus. 2014. V. 236. P. 92–103. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2014.03.028
  22. Gorinov D.A., Khatuntsev I.V., Zasova L.V., Turin A.V., Piccioni G. Circulation of Venusian atmosphere at 90–110 km based on apparent motions of the O2 1.27 μm nightglow from VIRTIS-M (Venus Express) data // Geophys. Res. Letters. 2018. V. 45. № 5. P. 2554–2562. https://doi.org/10.1002/2017GL076380
  23. Haus R., Kappel G., Arnold G. Atmospheric thermal structure and cloud features in the southern hemisphere of Venus as retrieved from VIRTIS/VEX radiation measurements // Icarus. 2014. V. 232. P. 232–248. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2014.01.020
  24. Hueso R., Sánchez-Lavega A., Piccioni G., Drossart P., Gérard J.C., Khatuntsev I., Zasova L., Migliorini A. Morphology and dynamics of Venus oxygen airglow from Venus Express/Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer observations // J. Geophys. Res.: Planets. 2008. V. 113. id. E00B02. https://doi.org/10.1029/2008JE003081
  25. Ignatiev N.I., Moroz V.I., Moshkin B.E., Ekonomov A.P., Gnedykh V.I., Grigoriev A.V., Khatuntsev I.V. Water vapour in the lower atmosphere of Venus: A new analysis of optical spectra measured by entry probes // Adv. Space. Res. 1997. V. 19. № 8. P. 1159–1168. https://doi.org/10.1016/S0273-1177(97)00267-6
  26. Khatuntsev I.V., Patsaeva M.V., Titov D.V., Ignatiev N.I., Turin A.V., Limaye S.S., Markiewicz W.J., Almeida M., Roatsch Th., Moissl R. Cloud level winds from the Venus Express Monitoring Camera imaging // Icarus. 2013. V. 226. P. 140–158. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2013.05.018
  27. Khatuntsev I.V., Patsaeva M.V., Titov D.V., Ignatiev N.I., Turin A.V., Fedorova A.A., Markiewicz W.J. Winds in the middle cloud deck from the near-IR imaging by the Venus Monitoring Camera onboard Venus Express // J. Geophys. Res.: Planets. 2017. V. 122. P. 2312–2327. https://doi.org/10.1002/2017JE005355
  28. Krasnopolsky V.A. Venus night airglow: Ground-based detection of OH, observations of O2 emissions, and photochemical model // Icarus. 2010. V. 207. P. 17–27. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2009.10.019
  29. Marcq E., Bézard B., Drossart P., Piccioni G., Reess J.M., Henry F.A. Latitudinal survey of CO, OCS, H2O, and SO2 in the lower atmosphere of Venus: Spectroscopic studies using VIRTIS-H // J. Geophys. Res.: Planets. 2008. V. 113. id. E00B07. https://doi.org/10.1029/2008JE003074
  30. Meadows V.S., Crisp D. Ground-based near-infrared observations of the Venus nightside: The thermal structure and water abundance near the surface // J. Geophys. Res. 1996. V. 101. P. 4595–4622.
  31. Migliorini A., Piccioni G., Gérard J.C., Soret L., Slanger T., Politi R., Snels M., Drossart P., Nuccilli F. The characteristics of the O2 Herzberg II bands observed with VIRTIS/Venus Express // Icarus. 2013. V. 223. № 1. P. 609–614. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2012.11.017
  32. Navarro T., Gilli G., Schubert G., Soret L., Lebonnois S., Lefèvre F., Quirino D. Venus’ upper atmosphere revealed by a GCM: I. Structure and variability of the circulation // Icarus. 2021. V. 366. id. 114400. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2021.114400
  33. Ohtsuki S., Iwagami N., Sagawa H., Ueno M., Kasaba Y., Imamura T., Yanagisawa K., Nishihara E. Distributions of the Venus 1.27-μm O2 airglow and rotational temperature // Planet. and Space Sci. 2008. V. 56. P. 1391–1398. https://doi.org/10.1016/j.pss.2008.05.013
  34. Patsaeva M.V., Khatuntsev I.V., Zasova L.V., Hauchecorne A., Titov D.V., Bertaux J.-L. Solar related variations of the cloud top circulation above Aphrodite Terra from VMC/Venus Express wind fields // J. Geophys. Res.: Planets. 2019. V. 124. P. 1864–1879. https://doi.org/10.1029/2018JE005620
  35. Piccioni G., Zasova L., Migliorini A., Drossart P., Shakun A., García Muñoz A., Mills F.P., Cardesin-Moinelo A. Near-IR oxygen nightglow observed by VIRTIS in the Venus upper atmosphere // J. Geophys. Res.: Atmospheres. 2009. V. 114. id. E00B38. https://doi.org/10.1029/2008JE003133
  36. Rothman L.S., Jacquemart D., Barbe A., Chris Benner B., Birk M., Brown L.R., Carleer M.R., Chackerian Jr C., Chance K., Coudert L.H., Dana V., Devi V.M., Flaud J.-M., Gamache R.R., Goldman A. and 15 co-authors. The HITRAN 2004 molecular spectroscopic database // J.Q.S.R.T. 2005. V. 96. № 2. P. 139–204. https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2004.10.008
  37. Saunders R.S., Pettengill G.H. Magellan: Mission summary // Science. 1991. V. 252. P. 247–249. https://doi.org/10.1126/science.252.5003.247
  38. Soret L., Gérard J.-C., Piccioni G., Drossart P. Venus OH nightglow distribution based on VIRTIS limb observations from Venus Express // Geophys. Res. Lett. 2010. V. 37. № 6. id. L06805. https://doi.org/10.1029/2010GL042377
  39. Soret L., Gérard J-C., Piccioni G., Drossart P. Time variations of O2(a1Δ) nightglow spots on the Venus nightside and dynamics of the upper mesosphere // Icarus. 2014. V. 237. P. 306–314. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2014.03.034
  40. Soret L., Gérard J-C. Is the O2(a1Δg) Venus nightglow emission controlled by solar activity? // Icarus. 2015. V. 262. P. 170–172. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2015.08.030
  41. Stamnes K., Tsay S.-C., Wiscombe W., Jayaweera K. Numerically stable algorithm for discrete-ordinate-method radiative transfer in multiple scattering and emitting layered media // Appl. Optics. 1988. V. 27. P. 2502–2509. https://doi.org/10.1364/AO.27.002502
  42. Stewart A.I.F., Gérard J.-C., Rusch D.W., Bougher S.W. Morphology of the Venus ultraviolet night airglow // J. Geophys. Res.: Space Physics. 1980. V. 85. P. 7861–7870. https://doi.org/10.1029/JA085iA13p07861
  43. Svedhem H., Titov D.V., Taylor F.W., Witasse O. The Venus Express mission // J. Geophys. Res.: Planets. 2009. V. 114. id. E00B33. https://doi.org/10.1029/2008JE003290
  44. Tashkun S.A., Perevalov V.I., Teffo J.-L., Bykov A.D., Lavrentieva N.N. CDSD-1000, the high-temperature carbon dioxide spectroscopic databank // J. Quant. Spec. Rad. Transfer. 2003. V. 82. № 1–4. P. 165–196. https://doi.org/10.1016/S0022-4073(03)00152-3
  45. Titov D.V., Svedhem H., Koschny D., Hoofs R., Barabash S., Bertaux J.-L., Drossar P., Formisano V., Häusler B., Korablev O., Markiewicz W.J., Nevejans D., Pätzold M., Piccioni G., Zhang T.L., 5 co-authors. Venus Express science planning // Planet. and Space Sci. 2006. V. 54. P. 1279–1297. https://doi.org/10.1016/j.pss.2006.04.017
  46. Zasova L.V., Ignatiev N., Khatuntsev I., Linkin V. Structure of the Venus atmosphere // Planet. and Space Sci. 2007. V. 55. P. 1712–1728. https://doi.org/10.1016/j.pss.2007.01.011

© А.В. Шакун, Л.В. Засова, Д.А. Горинов, И.В. Хатунцев, Н.И. Игнатьев, М.В. Пацаева, А.В. Тюрин, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах