Відділ фізики планетних систем

У травні 1967 р. створено відділ фізики Місяця та планет, який очолював д.ф.-м.н. І. К. Коваль.

З історії

У травні 1967 р. створено відділ фізики Місяця та планет, який очолював д.ф.-м.н. І. К. Коваль.

У 1984 р. відділ перейменовано у відділ фізики тіл Сонячної системи. У 1975 - 1999 рр. підрозділом керував д.ф.-м.н., проф. О. В. Мороженко, з листопада 1999 р. - д.ф.-м.н. А. П. Відьмаченко.

У 1984 - 1999 рр. у відділі функціонувала лабораторія теорії переносу випромінювання, завідувач - д.ф.-м.н., проф. Е. Г. Яновицький.

У 2006 - 2011 р. у відділі функціонувала лабораторія спектрополяриметричного моніторингу небесних тіл, яку очолював к.ф.-м.н. О. Е. Розенбуш.

У 2013 р. відділ перейменовано у відділ фізики планетних систем, його очолює д.ф.-м.н. А. П. Відьмаченко

У 2006 - 2013 рр. до складу відділу входив Центр колективного користування НАН України "Астрономічний спектрополяриметр", який створено при Головній астрономічній обсерваторії НАН України. Керівник центру - д.ф.-м.н. А. П. Відьмаченко.

У 2009 - 2014 рр. у відділі функціонувала лабораторія оптики атмосфери (завідувач лабораторії к.т.н. М. Г. Сосонкін, а з 2013 р. - д.ф.-н. Г. П. Міліневський).

Співробітники відділу відповідають за роботу спостережних комплексів на базі таких телескопів:

• Телескоп-рефлектор АЗТ-2 (D = 70 cм), був змонтований у 1959 р.
• Київський інтернет телескоп КІТ на базі телескоп Celestron 14″, працює з 2005 р.
• Телескоп Celestron 14″, був змонтований у 2012 р.

Наш відділ досліджує планети Сонячної системи та їх супутники, планетні системи навколо зір Нашої Галактики та зірки з дисковими структурами.

Експеріментальні дослідження ведуться методами оптичної спектрометрії, фотометрії та поляриметрії.

Cпостереження проводяться на базі трьох телескопів відділу: АЗТ-2 систем Ньютона/Касегреназ діаметром дзеркала 70 cм[///]і двох телескопів Celestron-14″ системи Касегрена, які встановлено в ГАО[///] та в Лісниках [ KIT ].

Також велика увага приділяється проведенню теоретичних розрахунків в області розв’язку задач теорії переносу випромінювання і моделювання процесів в планетних атмосферах,математичному моделюванню спектральних розподілів енергії в дискових структурах навколо зірок і субзірок та процесів розсіяння світла безатмосферними поверхнями.

В 2012 р. в ГАО НАН України створено робочу групу «Спостереження на малих телескопах екзопланет, тіл Сонячної cистеми та інших об’єктів», в рамках якої ведуться дослідження хромосферної активності зір з екзопланетами, зір з транзитними екзопланетами та проводиться міжнародна програма пошуку екзопланет в системах тісних затемнених подвійних зір "DWARF project".

Основні напрями наукової діяльності:

• Дослідження тіл Сонячної системи, змін в планетних атмосферах та на їх супутниках, дистанційні методи дослідження вертикальної структури планетних атмосфер
• Розробка аналітичних і чисельних методів розрахунку переносу випромінювання в атмосферах планет і відбитого шорсткими поверхнями випромінювання, та процесів розсіяння електромагнітного випромінювання середовищами, що складаються з морфологічно складних груп частинок і безатмосферними поверхнями
• Дослідження планетних систем навколо зірок Нашої Галактики і зірок с дисковими структурами методами фотометричних, спектральних і поляриметричних спостережень та чисельного моделювання
• Чисельне моделювання спектральних розподілів енергії в дискових структурах навколо зірок і субзірок
• Спектроскопія планет Сонячної системи, їх супутників, зір Нашої Галактики з екзопланетами та зірок з дисковими структурами
• Астрономічне приладобудування

Досягнення співробітників відділу:

• Розроблено теорію переносу випромінювання в неоднорідних атмосферах (Яновицький Е.Г.)
• Отримано авторське свідоцтво на винахід ахроматичної фазової пластинки (В.А.Кучеров, В.С. Самойлов, О.І. Бугаєнко)
• Створено перший у світі електрополяриметр на підрахунку фотонів (О.І. Бугаєнко, Л.А. Бугаєнко)
• Створено двоканальний спектрополяриметр - "Планетний патруль"
• Доведено існування газоподібного аміаку в атмосфері Сатурна (О.І. Бугаєнко, О.В.Мороженко)
• Створено лабораторний вимірювач вектора Стокса випромінювання, відбитого шорсткими поверхнями
• Встановлена наявність орієнтованих частинок у верхніх шарах приекваторіальних регіонів Сатурна (О.І. Бугаєнко, О.В. Мороженко)
• Виявлено існування сезонної перебудови в атмосферах Юпітера та Сатурна, прояв Хейлівського магнітного циклу Сонячної активності і наявність вікових змін абсолютної зоряної величини Юпітера з періодом 180 років (Відьмаченко А.П.)
• Зареєстровано асиметрію хмарових шарів Венери (Яновицький Е.Г., Клименко В.М.)
• Зареєстровано припливи в атмосфері Нептуна, викликані найближчим супутником - Тритоном (О.В. Мороженко, М.С. Дементьєв)
• Показано розрахунками, що переміщення в атмосфері планет-гігантів газу і аерозолю з вертикальною швидкістю w=(0.1-0.5) м/с визначає потужність видимих хмар і тому впливає на їх яскравісні характеристики (А.П. Відьмаченко)
• Запропонована і реалізована на практиці методика спостережень та їх обробки, котра дозволила вперше зареєструвати власні коливання воднево - гелієвих атмосфер Юпітера (T=103 та 142 хв.) i Сатурна (Т=137 та 179 хв.) (Відьмаченко А.П.)
• Дано пояснення унікальної поведінки яскравості та поляризації, що спостерігається для низки безатмосферних тіл Сонячної системи. Використано ефект когерентного зворотного розсіяння для пояснення формування опозиційного ефекту яскравості у деяких тіл Сонячної системи (М.І. Міщенко, Ж.М. Длугач)
• На основі чисельно точного розв’язку рівнянь Максвелла підтверджено можливість існування фотометричного і поляризаційного опозиційних ефектів в середовищах з достатньо великою щільністю упаковки частинок, що дозволяє пояснити результати спостережень, отримані для ряду високоальбедних безатмосферних тіл Сонячної системи (зокрема, астероїдів 44 Ніса і 64 Ангеліна, супутника Європа, кілець Сатурна) (Ж.М. Длугач).
• За участю співробітників відділу міжнародною командою дослідників відкрито екзопланету WASP-10С (В.М. Крушевська)
• За даними багаторічних спостережень тіл Сонячної системи в багатьох обсерваторіях світу були відкриті нові ефекти і вперше визначені деякі фізичні характеристики аерозолю в атмосферах Марса, Юпітера і Сатурна (Мороженко О.В.)
• Науковці відділу брали участь в обробці матеріалів, одержаних за допомогою космічних апаратів «Марс-3» та «Марс-5»
• Створено макет малогабаритного бортового космічного поляриметра УФП для дослідження аерозолю земної стратосфери та отримано два патенти на винахід статистичного вузько смугового фільтрового поляриметра та бортового статичного поляриметра (Неводовський П.В., Гераїмчук М.Д., Неводовський Є.П.)
• Завдяки унікальним приладам, виготовленим у відділі, зокрема,
  • відкрито ефект опозиції світла Марса,
  • доведено існування газоподібного аміаку в атмосфері Сатурна та орієнтованих частинок у верхніх шарах атмосфери Сатурна,
  • виявлено періодичні зміни яскравості північної та південної півсфер Юпітера та Сатурна.

  Завдяки цим же приладам відкриті:

  • кругова поляризація світла комети Галлея;
  • вплив супутника Тритона на потужність метанових смуг поглинання на Нептуні;
  • опозиційний ефект поляризації світла, відбитого галілеєвими супутниками Юпітера;
  • глобальна горизонтальна регулярна неоднорідність хмарового шару Венери тощо.

Серед створених у відділі приладів відмітимо такі:

автоматичний електрополяриметр, електрофотометр слабких потоків, астрономічний спектрополяриметр ("Планетний патруль"), Фур’є - спектрометр, стокс-поляриметр, цифровий панорамний поляриметр.

Створено теорію та технологію виготовлення багатокомпонентних фазозсувних пластинок.

• У 1995 р. вийшла друком монографія (російською мовою) Е. Г. Яновицького "Рассеяние света в неоднородных атмосферах", в 1997 р. вона перекладена англійською мовою видавництвом "Springer". В книзі вперше у світовій літературі докладно викладені основи аналітичної теорії переносу випромінювання у неоднорідних плоских атмосферах.
• У 2004 р. опублікована монографія (українською мовою) О. В. Мороженка "Методи і результати дистанційного зондування планетних атмосфер", (К.: Наукова думка, 2004, 648 стор.). У книзі описано основні поняття, які характеризують параметри поля дифузно відбитого планетами випромінювання та газово-аерозольного середовища планетних атмосфер. Розглянуто особливості розсіяння світла на частинках різної природи і форм; формування молекулярних смуг поглинання в планетних атмосферах; вплив земної атмосфери на характеристики параметрів світлових потоків в умовах їх проходження крізь атмосферу; методи спектрофотометричних і спектрополяриметричних спостережень та їх редукції, у тім числі й за вплив земної атмосфери; методи визначення фізичних характеристик планетних атмосфер. Наведено основні результати вивчення оптичних характеристик поля дифузно відбитого випромінювання та фізичних характеристик, насамперед аерозольної складової, атмосфер Венери, Марса, Юпітера, Сатурна, Урана, Нептуна, супутників Титана і Тритона. Обговорено деякі проблеми глобальних змін клімату та озоносфери Землі.

• У 2009 р. опубліковано монографію (українською мовою): М.Д. Гераїмчук, О.М. Генкін, О.В. Івахів, Ю.П. Куреньов, О. В. Мороженко, П. В.Неводовський. С.Ф.Петренко. «Елементи і системи поляризаційних приладів для космічних досліджень»,( К.: ТОВ Видавничій дім «ЕКМО». 2009. 178 с.)
• У 2012 р. опубліковано монографію (українською мовою): Відьмаченко А.П., Мороженко О.В. «Дослідження поверхні супутників і кілець планет-гігантів», (К.: ТОВ ДІА. - 2012. - 255 с.) У книзі наведено основні результати вивчення оптичних характеристик поля дифузно відбитого випромінювання і фізичних характеристик поверхні супутників планет-гігантів та їхніх кілець.Видання розраховане для викладачів вищих закладів освіти, студентів, аспірантів і фахівців, які спеціалізуються з експериментальної астрофізики і фізики поверхні тіл Сонячної системи.
• У 2013 р. опубліковано навчальний посібник з планетології (українською мовою): Відьмаченко А.П., Мороженко О.В. «Порівняльна планетологія. Навчальний посібник», (Київ: ТОВ ДІА. 2013. - 552 с. У навчальному посібнику розглянуто основні характеристики дифузно відбитого випромінювання, умови освітлення, опис світлового поля, взаємодію світла з поверхнею, розсіяння світла поверхнею і окремою частинкою, параметри поля відбитого випромінювання, коротка теорія молекулярного спектра індивідуальної молекули, розглянуто контур спектральної лінії і моделі смуги поглинання, зміну параметрів Стокса внаслідок багаторазового розсіяння і поляризаційні властивості дифузно відбитого шершавими поверхнями випромінювання, формування теплового режиму тіл Сонячної системи, основні методи дослідження їх оптичних властивостей за допомогою спектральної, фотометричної і поляриметричної апаратури, методику спостережень з нею, вплив земної атмосфери, методи стандартизації спостережних даних, джерело похибок і методи їх врахування, методи визначення деяких фізичних характеристик тіл Сонячної системи тощо. Представлені результати дистанційного дослідження тіл Сонячної системи (великі (класичні) планети: Меркурій, Венера, Земля, Марс, Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун, карликові і малі планети (астероїди), їх супутники, кільця, комети) і методи дослідження та основні характеристики екзопланет у Нашій Галактиці.Видання розраховане для викладачів вищих закладів освіти, студентів, аспірантів і фахівців, які спеціалізуються з експериментальної астрофізики і фізики тіл Сонячної системи.
• У 2014 р. опубліковано монографію (українською мовою): Відьмаченко А.П., Мороженко О.В. «Фізичні характеристики поверхонь планет земного типу, карликових і малих планет та їх супутників за даними дистанційних досліджень», (Київ: Видавництво «Профі». 2014. – 388 с.) Розглянуто історію дослідження і космогонію тіл Сонячної системи, сучасний стан планетної космогонії, процес утворення планет і їхніх супутників, особливості внутрішньої будови планет земного типу і Місяця, магнітні поля планет земної групи, супутників і астероїдів; загальні питання формування дифузно-відбитого шершавими поверхнями випромінювання, умови освітлення, параметри поля відбитого випромінювання (фотометричні, поляризаційні та теплові властивості), радіолокаційні спостереження. Наведено основні результати дослідження Місяця, планет земного типу (Марса, Меркурія, Венери), карликових і малих планет (астероїдів).Видання розраховане для викладачів вищих закладів освіти, студентів, аспі¬ран¬тів і фахівців, які спеціалізуються з фізичних методів дослідження, експериментальної фізики і фізики тіл Сонячної системи.

ГОЛОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ, ОТРИМАНІ У ВІДДІЛІ:

Morozhenko A. V. Monochromatic absorption coefficients of methane and ammonia with regard to thermal conditions in giant planet atmospheres

СПІВРОБІТНИКИ ВІДДІЛУ ФІЗИКИ ПЛАНЕТНИХ СИСТЕМ: