Мониторинг атмосферного свечения кислорода на ночной стороне Венеры по данным СПИКАВ-ИК аппарата «Венера-Экспресс»

Свечение кислорода на длине волны 1.27 мкм на ночной стороне Венеры было впервые зарегистрировано во время наземных наблюдений в 1975 году (Connes et al., 1979). Наиболее детально морфологические особенности наблюдаемого излучения были исследованы с помощью ИК спектрометра VIRTIS-M с борта космического аппарата «Венера-Экспресс» в 2006-2009 гг. (Gérard et al., 2008; Piccioni et al., 2009; Shakun et al., 2010; Soret et al., 2012). Кроме наблюдений в надир, инструмент позволил изучить вертикальное распределение свечения кислорода в верхней мезосфере Венеры. Максимум свечения был измерен на высоте ~96 км. Этот диапазон высот соответствует переходу между различными режимами атмосферной циркуляции, где на более низких высотах доминирует зональная суперротация, а на высотах более 110 км перенос вещества происходит из подсолнечной в противосолнечную точку. Источником свечения является рекомбинация атомов кислорода, переносимых с дневной стороны, при их осаждении в более плотные слои атмосферы. Таким образом, изучение свечения кислорода позволяет исследовать динамику верхней мезосферы на ночной стороне.
По наблюдениям VIRTIS-M, выполненным в надир в 2006-2009 гг., исследовалась зависимость яркости свечения от местного времени и широты. Gérard et al. (2008) и Piccioni et al. (2009) показали расположение максимума свечения в области противосолнечной точки со значениями интенсивности равными 3 МР и 1.2 МР соотвестсвенно. Работа Shakun et al. (2010) выявила смещение максимума по направлению к вечернему терминатору планеты и в направлении высоких широт южного полушария. Дальнейший одновременный анализ наблюдений в надир и планетарных лимбов (Soret et al., 2012), в свою очередь подтвердил предыдущие наблюдения Gérard et al. (2008) и Piccioni et al. (2009).
Спектрометр СПИКАВ, инфракрасный канал которого покрывал длины волн в диапазоне 0.65 – 1.7 мкм, работал на орбите вокруг Венеры с 2006 по 2014 год. Измерения излучения с ночной стороны планеты при наблюдениях в надир содержат в себе как спектры теплового излучения нижней атмосферы и поверхности Венеры в окнах прозрачности, так и линию ночного свечения О2. Линия излучения кислорода находится в спектральном диапазоне окна прозрачности 1.28 мкм, но высокое спектральное разрешение прибора (5.2 см-1 в диапазоне 1-1.7 мкм) позволяет отделить свечение от теплового спектра. Для каждого наблюдения строится оптимальная модель ИК излучения нижней атмосферы и поверхности, затем теоретический спектр теплового излучения исключается из экспериментальных данных. Полученный спектр свечения кислорода интегрируется, что дает полную интенсивность свечения в одном наблюдении. Обработаны данные наблюдений СПИКАВ-ИК, проведенных с 18 часов вечера до 6 часов утра по местному времени в 2006-2014 гг. Статистика накопленных данных позволяет изучить распределение яркости свечения кислорода в линии 1.27 мкм по местному времени, а также по широте. По данным СПИКАВ максимум свечения расположен в противосолнечной точке, что соответствует полуночи по местному времени на экваторе Венеры. Значение в этой точке составляет ~1.9 МР. Этот результат согласуется с анализом наблюдений VIRTIS-M «Венеры-Экспресс» в 2006-2009, выполненным Soret et al. (2012).
Работа частично поддержана Министерством науки и высшего образования Российской Федерации – грант 14.W03.31.0017.