ОБЛАСТЬ НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ

Основні напрямки досліджень Лабораторії атмосферної оптики:

- Дослідження атмосфери Землі та інших планет Сонячної системи оптичними методами
- Моделювання процесів транспорту та перетворення забруднюючих домішок в атмосфері
- Наукове та промислове оптичне приладобудування
- Оптичні комунікаційні системи.

З початку заснування лабораторії, колектив в основному склали співробітники відділу фізики тіл Сонячної системи (ФТСС), наукові інтереси яких у великої мірі поширювалися на атмосферу Землі. Значний багаторічний досвід вивчення атмосфер планет Сонячної системи у Відділі фізики планет (у даний час – ВФТСС) визначив мети і методи досліджень, проведених у Лабораторії.

Вивчення атмосфери ведеться за декількома напрямками.
Найбільш актуальне і практично значиме – це дослідження хімічного складу приземного шару атмосфери в умовах великого промислового центру. Сучасний підхід до проблеми передбачає комплекс експериментальних і теоретичних методів досліджень, якій утворюється з моніторингу складу повітря, інвентаризації викидів в атмосферу, вивчення складної фотохімії перетворення домішок. Обов'язкова складового комплексу – моделювання процесів нагромадження, переносу, трансформації і стоку домішок, що забруднюють атмосферу.

В задачі лабораторії входить дослідження оптичними методами складу Земної атмосфери, а саме вивчення спектрів поглинання її складових випромінювання природних і штучних джерел.
У випадку природних джерел, досліджується поглинання всієї товщі атмосфери і для одержання розподілу складу по висоті потрібно залучення спеціальних моделей. Для обробки одержаних таким чином спектрів використовується програмний комплекс MODTRAN 4
У випадку штучних джерел вимір здійснюється в однорідному приземному шарі. Для вивчення прийнятий ближній і середній інфрачервоний діапазон довжин хвиль, оскільки в цій частині спектра переважна більшість молекулярних газів мають смуги поглинання, що добре реєструються.

У якості основного інструмента для цих робіт у Лабораторії використовується модифікований фур'є-спектрометр Інфралюм ФТ801 (Новосибірськ) з оптичною схемою ПКО (подвійне котяче око).
Характеристики даного фур’є-спектрометру багато в чому визначаються вхідною і вихідною дзеркальною асферичною оптикою, яка розрахована, розроблена і виготовлена в Лабораторії. Оригінальність цих оптичних деталей у тому, що виготовляються вони із широко поширеного алюмінієвого сплаву на стандартному устаткуванні без застосування діамантового точіння.
Програмне забезпечення і система збору й обробки інформації, розроблені в Лабораторії для фур’є-спектрометру, дозволяють робити швидке фур’є-перетворення повного масиву значень у ході виміру спектра, не припиняючи процесу збору даних.

Акумульовані в кооперації з іншими установами дані по інвентаризації викидів і метеообстановці використовуються в Лабораторії для робіт із моделювання динаміки забруднення атмосфери над усією територією Києва. Моделювання ведеться за допомогою програмного комплексу UAM-V.
Названий пакет є однією з найбільш повних сучасних моделей, що враховують максимальний набір чинників, що впливають на атмосферу великого сучасного міста. Модель UAM-V розроблена корпорацією SAI.
У процесі моделювання враховуються концентрації більш 40 хімічних речовин, що викидаються в атмосферу і швидкості більш 100 хімічних реакцій їхньої взаємодії. Для розрахунку дифузії і перетворень домішок, розраховується за допомогою прогностичної моделі SAIMM метеообстановка на всій території, вводяться в якості вихідних даних параметри джерел по складі й інтенсивності викидів, геометричні (висота розташування) характеристики джерел, профіль і альбедо підстильної поверхні, розраховуються умови опромінення в залежності від висоти Сонця і стану атмосфери і т.д. Моделювання з використанням якісного програмного продукту на підставі достовірних експериментальних даних дозволяє:
- одержувати повну картину стану і тенденції рівнів і складу забруднення атмосфери;
- прогнозувати місце, час і інтенсивність екстремальних озонових ситуацій;
- інтерполювати стан забруднення атмосфери по всій досліджуваній території;
- оцінювати дози впливу шкідливих домішок у повітрі на населення;
- виробляти рекомендації для адміністративних вирішень із метою оздоровлення обстановки.

Іншим важливим продовженням традиційного напрямку планетних досліджень у ГАО є участь Лабораторії в космічних експериментах.
У проекті «Попередження» в одному із завдань передбачалося вивчення кореляції поведінки ІЧ спектрів верхніх шарів атмосфери із сейсмічною активністю.
Колективом Лабораторії було розроблено Технічне завдання на ІЧ комплекс на основі ламелярного фур’є-спектрометру для виконання цього завдання, проведені роботи з ескізного проектування.
У спільну російсько-українську програму наукових експериментів на борту Міжнародної космічної станції за пропозицією А.В.Мороженко і Л.М.Шульмана включений експеримент «Інфрамон», спрямований на широкодіапазонне дослідження газово-аэрозольного складу земної атмосфери. Лабораторією розроблені програма і технічне завдання для цього космічного експерименту .

Традиція поляриметричних досліджень Відділу фізики планет одержала свій розвиток у космічних експериментах «Спектрометр-поляриметр» і «Спектр-УФ».
«Спектрометр-поляриметр» - експеримент першої черги вищезгаданої спільної програми на МКС. Мета цього експерименту – вивчення тіл Сонячної системи в тій частині УФ діапазону, для якої атмосфера Землі непрозора.
Для цього у фокальній площині планетного телескопа, якій розробляється у ІКД РАН, планується установка УФ спектрополяриметра.
Завдання Лабораторії в рамках проекту «Спектр-УФ» знаходяться у розробці оптичної схеми зоряного УФ спектрополяриметра для орбітального телескопа Т-170. Робота ведеться в тісному співробітництві з Кримською астрофизичною обсерваторією.
Більш детальна інформація про розробки оптичних приладів представлена в розділі розрахунок оптичних систем.

Надалі колектив Лабораторії має намір продовжувати використання унікального досвіду наукового приладобудування, накопиченого в ГАО, залучаючи передові технології для вирішення завдань вивчення атмосфери.

НА ГОЛОВНУ