Вы здесь

Прикладные исследования

Необходимость создания физики эволюции особенно стала острой в последние десятилетия в связи с резким изменением климата. Атмосфера является открытой эволюционирующей неравновесной системой. Ее динамическая стратифицированная структура определяется как внутренними, так и внешними факторами: химическим составом, полем тяжести и потоком солнечной радиации. Процессы в атмосфере настолько сложны, что аппарат современной математической физики не позволяет прогнозировать ее состояние на достаточно длительный промежуток времени. Поэтому мы вынуждены опираться на феноменологические теории. Наиболее современным математическим аппаратом, позволяющим на качественном уровне учесть основные факторы, определяющие эволюцию атмосферы, является феноменологический аппарат неравновесной термодинамики. Но и он недостаточно развит для создания эволюционной модели атмосферы. Это обусловлено, как математическими, так и физическими трудностями. К математическим трудностям, прежде всего, относятся нелинейные проблемы и проблемы неустойчивости атмосферы. Имеются трудности по учету изменений различных внешних факторов, таких, как альбедо Земли. Сложно оценить влияние на атмосферу естественных и антропогенных выбросов и т.п. К физическим трудностям можно отнести те, которые обусловлены незнанием законов и принципов эволюции открытых систем. В частности, отсутствует термодинамика газ-материя.
Работы автора в этом направлении посвящены решению проблем создания эволюционной модели атмосферы. При этом подразумевается, что эволюция атмосферы связана с солнечной радиацией. Поэтому прежде всего изучается вопросов взаимодействия радиации с атмосферным газом. Эти работы можно подразделить на два этапа.
На первом этапе изучались волны в атмосфере, обусловленные резким изменением потока солнечной радиации в переходные часы суток. Изучались неоднородности атмосферы, генерируемы солнечным терминатором. Были получены исходные уравнения, описывающие генерацию волн терминатором, и на их основе развиты основы теории генерации. Эти основы в последствии нашли свое подтверждение в экспериментах, проводимых на всем земном шаре.

На втором этапе изучались проблемы построения неравновесной модели атмосферы, когда атмосфера представляет собой систему газ-радиация. Для этого были модифицированы уравнения неравновесной термодинамики для случая внешнего источника энергии в атмосферу, каким является Солнце. На основе этих уравнений изучен спектр собственных колебаний атмосферы с учетом членов, определяющих энергетический обмен между атмосферным газом и радиацией. Установлено, в частности, что с ростом потока радиации этот спектр сдвигается в высокочастотную область. Этот результат был проверен экпериментально. Получено качественное соответствие, что послужило основанием для дальнейшего развития исследований по созданию эволюционной модели атмосферы, с учетом ее открытости.