28 октября
НИУ ВШЭ

Российские физики приблизились к пониманию связи шумановских резонансов и пылевых бурь на Марсе

4.6

Взаимодействие частиц пыли между собой в пылевых бурях на Марсе может привести к появлению электрических полей, достаточно сильных для возникновения разрядов, порождающих шумановские резонансы — стоячие электромагнитные волны. К такому выводу пришли физики из НИУ ВШЭ, Института космических исследований и МФТИ.

Российские физики приблизились к пониманию связи шумановских резонансов и пылевых бурь на Марсе / ©Getty images

Статья опубликована в журнале Icarus. В последние десятилетия проводятся активные исследования Марса, изучается возможность космических полетов на планету. Знания о марсианской атмосфере повышают шансы межпланетных экспедиций на успех. В частности, при планировании космических полетов необходимо учитывать поведение частиц пыли и плазменно-пылевой системы над поверхностью Красной планеты.

В 2009 году радиотелескоп сети дальней космической связи НАСА (a 34 m radio telescope of the NASA’s Deep Space Network) зарегистрировал нетепловое микроволновое излучение во время марсианской пылевой бури. В наблюдаемом спектре излучения были обнаружены признаки шумановских резонансов на частотах 7,83 Гц, 14,1 Гц и 20,3 Гц.

Ученые из Высшей школы экономики, Института космических исследований и МФТИ рассмотрели роль пыли и пылевой плазмы в возбуждении на Марсе стоячих электромагнитных волн сверхнизких частот (ниже 100 кГц). С середины 1950-х годов это явление известно как шумановские резонансы — по имени австрийского ученого Отто Шумана, впервые осуществившего исследования стоячих электромагнитных волн в резонаторе Земля-ионосфера.

Для электромагнитных волн это пространство представляет собой гигантский сферический резонатор, полость которого заполнена слабоэлектропроводящей средой. Если возникшая в этой среде электромагнитная волна после огибания земного шара снова совпадает с собственной фазой (входит в резонанс), то она может существовать долгое время.

Предположительно на Земле шумановские резонансы вызываются грозовыми разрядами в сферической полости между поверхностью планеты и нижними слоями ионосферы. «Молниевая активность связана со средней температурой на Земле, — рассказывает профессор факультета физики НИУ ВШЭ, заведующий лабораторией ИКИ РАН Сергей Попель. — Наблюдения также подтверждают корреляцию между температурой и амплитудами шумановских резонансов на Земле. Эти данные  стали опорой для наших исследований аналогичных явлений на Марсе».

Ученые проанализировали механизм, за счет которого может происходить накачка энергии в шумановский резонатор. Оказалось, что электрические разряды являются подходящим «кандидатом». Но эти электрические разряды имеют несколько другую природу, нежели молнии на Земле. Для атмосферы Марса нетипичны молнии в земном понимании, на Красной планете распространены пылевые вихри или, как их еще называют, «пылевые дьяволы». Это небольшие ураганы диаметром примерно 100 метров, продолжающиеся несколько минут. Таким образом, в разреженной и засушливой атмосфере Марса нет аналогов земным метеорологическим облакам, но возрастает роль пылевых явлений.

Процесс зарядки пылевых частиц в атмосфере Марса имеет некоторые общие черты с процессами, происходящими в вулканических облаках на Земле: две частицы, состоящие из одинакового материала, сталкиваются, меньшая из частиц приобретает отрицательный заряд, а большая — положительный. Под действием силы тяжести более тяжелые положительно заряженные частицы собираются в нижней части пылевых вихрей, тогда как более легкие отрицательно заряженные — в верхней части. Возникает разделение зарядов, что может приводить к электрическому разряду.

Однако, как пишут авторы статьи, пока нет однозначных экспериментальных свидетельств, подтверждающих существование электрических разрядов в атмосфере Марса. Орбитальные модули, изучающие Марс, как правило, исследуют верхние слои атмосферы, тогда как нижний слой остается вне зоны их мониторинга. Для того чтобы точно узнать, существуют ли шумановские резонансы на Марсе, необходимо провести измерения электрических полей на поверхности Красной планеты.

«В идеале следует измерить амплитуду шумановских колебаний и понять, существует ли корреляция между изменением амплитуд шумановских резонансов и изменением интенсивности пылевых бурь на Марсе, — говорит Сергей Попель. — Но для этого нужно очень чувствительное оборудование». Пока таких проектов не планируется, но второй этап миссии ExoMars, осуществление которого запланировано на вторую половину 2022 года, может частично помочь ученым в их исследованиях.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики» — одно из крупнейших и самых востребованных высших учебных заведений России, стран СНГ и государств Восточной Европы. В НИУ ВШЭ представлены все уровни образовательной подготовки (от лицея для школьников до аспирантуры и MBA) по широкому спектру направлений в области социально-экономических, гуманитарных, юридических, инженерных, компьютерных, физико-математических наук, а также творческих специальностей. Научные подразделения ВШЭ — институты, центры, лаборатории, возглавляемые ведущими российскими и зарубежными учеными, ориентированы как на фундаментальные исследования, так и на прикладные разработки по заказам федеральных и региональных органов власти, министерств и ведомств, российских и зарубежных компаний. Высшая школа экономики стабильно занимает высокие места в предметных рейтингах Times Higher Education (THE) и QS, а также является единственным российским университетом в топ-50 рейтингов молодых университетов сразу двух агентств.
Вчера, 12:24
Ольга Иванова

Шведские психологи показали: те, кто доверяет астрологии, как правило, обладают более низким уровнем интеллекта и большей самовлюбленностью по сравнению с теми, кто в нее не верит.

10 часов назад
Александр Березин

В ноябре 1939 года СССР объявил, что финны обстреляли советские войска, убив четверых. Тридцатого числа Москва начала войну против Хельсинки. На деле «погибшие» были полным вымыслом советской стороны, предлогом для открытия боевых действий и последующего захвата всей Финляндии. Однако что-то пошло не так. Что именно и почему итоги Советско-финской войны подтолкнули Гитлера к нападению на Советский Союз в июне 1941 года?

Вчера, 15:56
Ольга Иванова

Исследователи из США объяснили, зачем нужна физическая активность в старости.

25 ноября
НИУ ВШЭ

Мобильные ученые публикуются в индексируемых журналах в два раза чаще. К такому выводу пришли исследователи из НИУ ВШЭ.

26 ноября
Анастасия Михалева

За всю историю исследования в космосе побывали более 500 человек. В океан на глубину более 10 километров спускались всего трое. Мы до сих пор знаем о Мировом океане и его обитателях недопустимо мало.

25 ноября
Илья Ведмеденко

Российские инженеры спроектировали самолет для межконтинентальных полетов в стратосфере. Его можно назвать условным аналогом британского Skylon.

3 ноября
Ольга Иванова

Исследований на эту тему, как ни странно, мало, хотя предположений — великое множество. По мнению ученых из Венгрии, одна из причин такого поведения — высокая концентрация внимания на речи хозяина, а еще это означает, что собака слышит знакомое слово.

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

2 ноября
Мария Азарова

Авторы новой работы на примере Шотландии определили характеристики людей, умерших от Covid-19, хотя они были привиты, а также выявили основные предикторы смертности.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: