Новий лазерний прилад вимірює температуру краще супутників

admin Новини технологій та техніки

Новий лазерний прилад вимірює температуру краще супутниківРосійські вчені на чолі з Олексієм Бункіним з Наукового центру хвильових досліджень ІОФ РАН розробили і випробували новий спосіб вимірювання температури води на великій відстані.

Звучить буденно? Запевняємо вас, це не так. Арктика дуже швидко змінюється. І багато хто з вас доживуть до того моменту, коли вона перетвориться на щось невпізнаване. Наприклад, арктичні моря повністю скинуть з себе полярний лід влітку, не тільки залишивши без захисту російські АПЛ, але і завдавши сильного удару по тамтешній екології та радикально змінивши життя населення півночі Росії - так і всього світу. А ось світ якраз може дізнатися про це із запізненням. Уявіть, що ви лікар, якому потрібно перевірити температуру у хворих на мільйонах квадратних кілометрів. Чи встигнете ви вручну діагностувати хворобу до того, як епідемія почне косити ввірені народні маси?

На перший погляд, здається, що віддалене визначення температури супутниками здатне вирішити всі проблеми. Але, на жаль, коли справа доходить до води, у цієї технології з'являються серйозні проблеми. При всій неповноті медичної аналогії, нагадаємо, що багато лікарів більше схильні довіряти ртутним термометрам, ніж електронним, і їх ретроградство не завжди не має підстав.

Головною проблемою залишається недооцінка реальної температури. Океанологи добре знають, що радіометри супутників вимірюють температуру лише верхніх мікрометрів морської гладі. А там вона може бути на градус холодніше, ніж основна маса. Справа в тому, що при замерзанні перші мікрокристалики льоду формуються саме в поверхневому шарі. Там вони можуть утворювати кашу або голчастий лід, вода під якими, на погляд супутникового «термометра», виглядає чорним ящиком. До речі, буває і навпаки - у період різкого зростання температури. Точність ж вимірювань грає тут величезну роль, оскільки температура води в поверхневих водах Північного Льодовитого океану коливається у вельми невеликих межах, і один градус часом вирішує все.

А ось раманівське розсіювання випромінювання ІЧ-лазера, приборкати яке вчені намагаються в останні роки, здатне уникнути подібних проблем. В ІЧ-частині спектру розсіювання вивчення сильно залежить від молекулярних вібрацій у воді - особливо вібрацій гідроксильних зв'язків, що з'єднуються з іншими молекулами. Такі вібрації прямо пов'язані з температурою, що і дозволяє оцінювати її навіть на значній відстані від ІК-лазера.

Група пана Бункіна представила прототип 20-кілограмового пристрою, потужністю в 300 Вт, який за габаритами і енергоспоживанню цілком підходить до установки на БПЛА або підводних човнах. Складається воно з власне ІЧ-лазера, джерела живлення і спектрографа, контрольованих вбудованим комп'ютером.

Перші випробування з борту дослідницького судна в районі Свалбард (Норвегія) були націлені на воду фіордів.

З'ясувалося, що навіть голчастий лід, зазвичай не дає супутникам коректно виміряти температуру моря, не заважав приладу визначити нагрів води на метровій глибині. Більше того, вчені вказують на те, що ряд простих модифікацій дозволяє довести глибину замірів до 5 м - тобто знати реальну ситуацію, а не стан самої верхньої частини водної гладі.

Новий метод дозволив також заміряти концентрацію хлорофілу і мікрочастинок у воді. Виявилося, що у язиків льодовиків, що спускаються до моря, хлорофілу мало - по всій видимості, у щойно розтанувшій воді водорості просто не встигають розмножитися.

Автори роботи вважають, що нові засоби спостереження будуть особливо корисні при вивченні айсбергів, як зростаючих, так і танучих. Сьогодні, нагадаємо, вимірювання води вручну близько таких утворень досить небезпечні, оскільки серед іншого від талого айсберга відколюються великі шматки, і іноді дуже несподівано. Від супутникової нової технології толку в такому випадку, з вищезгаданих причин, також небагато. А ось новий віддалений метод дозволяє вести моніторинг таких процесів у реальному часі без найменшої небезпеки для дослідників.

Навряд чи метод повністю замінить супутникове стеження. Але, безумовно, він поліпшить точність кліматичних моделей, що описують Арктику, і, можливо, дозволить нам краще зрозуміти, що саме там відбувається і коли ці зміни стануть незворотними ...