Нижегородские ученые создали первую в мире модель континуального поглощения водяного пара
В Институте прикладной физики имени А. В. Гапонова-Грехова РАН впервые в мире предложили модель малоизученного компонента спектра поглощения водяного пара — континуума, основанная на физических механизмах его формирования. Она позволяет существенно увеличить точность определения атмосферных характеристик, в первую очередь влажности и температуры, которые необходимы при прогнозировании погоды и долгосрочных изменений климата.
Результаты опубликованы в Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. Водяной пар – это парниковый газ, являющийся основным поглотителем излучения в атмосфере Земли. Он отвечает за 60% парникового эффекта при ясном небе в инфракрасном диапазоне при длинах волн более 4 мкм, а также примерно за 60% от общего атмосферного поглощения на длинах волн меньше 4 мкм. Молекула воды может израсходовать энергию поглощенного электромагнитного излучения на вращения или колебания, частоты которых соответствуют спектральным линиям водяного пара. Но в начале прошлого века ученые экспериментально обнаружили, что в спектре водяного пара также есть составляющая, дающая заметный вклад в наблюдаемое поглощение между спектральными линиями. Ее назвали континуальным поглощением или континуумом.
Дискуссии о физической природе континуума продолжаются до сих пор. Его появление связывают с тем, что молекулы водяного пара взаимодействуют друг с другом и с другими атмосферными молекулами в ходе их соударений, происходящих не мгновенно и не упруго. Из-за этого образуются двойные молекулы – димеры, а форма линий одиночных молекул искажается. Однако теоретические расчеты атмосферного континуума затруднительны.
Поэтому в атмосферных приложениях обычно используются эмпирические или полуэмпирические модели. Их применимость ограничена тем, что они работают только в определенных диапазонах давлений и температур и могут неточно воспроизводить экспериментально наблюдаемые спектральные особенности. Так, в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах длин волн для атмосферных приложений используют модель МРМ (Millimeter wave Propagation Model). Но заложенная в ней упрощенная частотная зависимость континуума приводит к ошибке яркостной (излучательной) температуры атмосферы до 30 градусов Кельвина, тогда как современные требования к точности – десятая доля градуса.
«Исследование атмосферного континуума в нашем отделе продолжается уже больше десяти лет. Мы с коллегами провели многочисленные экспериментальные исследования спектра водяного пара с помощью резонаторного спектрометра, разработанного в ИПФ РАН, а также Фурье-спектрометра лаборатории AILES при синхротроне SOLEIL (Франция). Они позволили пронаблюдать в эксперименте и учесть при моделировании атмосферного поглощения вклад димеров воды, который оказался значительным в субтерагерцовом диапазоне частот», – рассказала старший научный сотрудник отдела микроволновой спектроскопии ИПФ РАН, кандидат физико-математических наук Татьяна Галанина.
«Объединив результаты своих измерений со всеми известными на сегодняшний день теоретическими и экспериментальными исследованиями континуума, мы впервые смогли разделить вклады в поглощение димеров и дальних крыльев резонансных линий в субтерагерцовом диапазоне», – продолжает научный сотрудник отдела, кандидат физико-математических наук Александра Королева. – «Это позволило построить модель континуума, учитывающую его физическую природу, но остающуюся простой для практических применений. На данный момент модель включена в библиотеки, используемые для обработки наземных и спутниковых данных, и будет апробирована в ходе современных атмосферных измерений».
Успех проекта обеспечил большой опыт исследований молекулярных спектров атмосферного поглощения, а также экспериментальная техника, превосходящая по основным параметрам известные аналоги. С появлением новых теоретических и экспериментальных данных о континууме будет проводиться расширение модели на другие молекулы и частотные диапазоны.
Telegram 
Дзен 
VK Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Спортивная добавка, знакомая каждому второму посетителю тренажерного зала, оказалась неожиданно важной для противоопухолевого иммунитета. Американские ученые выяснили, что иммунные клетки внутри опухоли активно поглощают креатин и без него теряют способность бороться с раком.
Старший преподаватель кафедры физики и технической механики РТУ МИРЭА Николай Зенченко проанализировал принципы работы одежды с маркировкой UPF — технологии, которая блокирует до 98% ультрафиолетового излучения. В отличие от солнцезащитного крема, такая защита не смывается водой и действует весь день, но при этом требует правильного выбора материала. Эксперт развеял популярные мифы: почему мокрая хлопковая футболка не спасает от ожогов, можно ли загореть в UPF-купальнике и зачем горнолыжной куртке защита от солнца.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
В 2017 году человечество впервые заметило объект, прилетевший из другой звездной системы. Он оказался странным, почти не похожим ни на астероид, ни на комету, и получил имя Оумуамуа. Затем появился «нормальный» межзвездный странник — комета Борисова. А в 2025-м астрономы обнаружили 3I/ATLAS — объект, который, вероятно, хранит вещество времен рождения чужих миров. Но что изменили в астрономии эти три гостя из межзвездной тьмы?
Астрономы провели длительную радиодиагностику межзвездного объекта 3I/ATLAS и не нашли признаков искусственных технологий. Наблюдение окончательно подтвердило естественную природу ледяного тела, хотя ученые изначально не ожидали сенсации.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно