CC BY
0ОПЫТ ПАНОРАМНОГОМОНИТОРИНГА МЕЗОСФЕРНЫХ СЕРЕБРИСТЫХ ОБЛАКОВ
Солодовник А.А.
Северо-Казахстанский госуниверситет, профессор кафедры «Физика», доцент астрономии
Уазиров А.Н.
Северо-Казахстанский госуниверситет, студент кафедры «Физика»
Билялов А.К.
Северо-Казахстанский госуниверситет, студент кафедры «Физика» EXPERIENCE THE PANORAMIC MONITORING OF MESOSPHERIC NOCTILUCENT CLOUDS
Solodovnik A.A.,
North Kazakhstan state University, Professor of the Department of Physics, associate Professor of
astronomy Uazirov A.N.
North Kazakhstan state University, student of the Department of Physics»
Bilyalov A.K.
North Kazakhstan state University, student of the Department of Physics»
Аннотация
Рассматривается опыт применения метода панорамного мониторинга к изучению природы серебристых облаков. Приводится спецификация оборудования иобщий анализ полученных данных. Обосновывается эффективность применения метода для выявления тропосферномезосферных связей. Abstract
The experience of using the panoramic monitoring method to study the nature of silvery clouds is considered. The specification of the equipment and the General analysis of the received data are given. The effectiveness of the method for identifying tropospheric mesosphere bonds is substantiated.
Ключевые слова: серебристые облака, синоптика, морфология, динамика, генезис, панорамный мониторинг.
Keywords: noctilucent clouds, forecaster, morphology, dynamics, Genesis, panoramic monitoring.
Серебристые облака, как атмосферно-физиче-ский феноменпо-прежнему находятся в центре внимания исследователей. Интерес к их изучению подогревается не только соображения не только фундаментального, но и практического характера.Если вспомнитьисторию их открытия истановления взглядов на их природу, то предложение рассматривать их как маркеры климатических изменений, рождается как вполне естественное. К изучению этого сравнительно «свежего» для научного анализа явление привлекается комплекс различных методов дистанционного зондирования, как наземного, так и космического базирования. Новые выводы о генезисе и эволюции облачных полей базируются на интерпретации получаемых при этом данных в рамках постоянно обновляемых и уточняемых физических концепций, включающих феномен в цепочку физико-химических атмосферных и атмосферно-космических связей [2-4, 6].
Едва ли кто усомнится, что серебристые облака впервые в массовом количестве появились (и были зарегистрированы сразу в нескольких стра-нах)в июне 1885 года. Это обстоятельство достойно удивления. С тех пор серебристые облака регуляр-нонаблюдаются в достаточно высоких широтах обоих полушарий в ограниченном диапазоне времени года. Это крайне разряженные аэрозольные образования, возникающие в верхней части мезо-сферы ивидимые в глубоких сумерках.Надёжнее всего их высоты определяют методом лидарного зондирования. По результатам таких экспериментов немецкими учёнымиони оцениваются в 83.5
км[1].
Украшение ночного неба - серебристые облака можно наблюдать с конца мая до середины августа (с пиком в июне-июле)в северном полушарии и с конца ноября по февраль в южном полушарии. [5, 6] Область их наземныхнаблюдений ограниче-наширотами от 50 до 65 градусов. Отмечены лишьэпизодические случаи появления серебристых облаковв более низких широтах.
Значительную ценность при наземных наблюдениях таких облаков имеет их мониторинг. Его данные нужны для точного понимания механизма циркуляции земной атмосферы ивлияния на него внешних процессов. Кроме того есть основания полагать, что некоторые тропосферные процессы могут влиять на состояние мезосферы и приводить к образованию в ней полей серебристых облаков. Эту концептуальную идею развивают в Северо-Казах-станском государственном университете, где, в частности, проводятся систематические наблюдения сумеречного сегмента с целью установления факта наличия серебристых облаков и регистрация ихизображений [5, 7]. Такой подход известен как синоптический анализ. Он является не только самым первичным и необходимым, но и продуктивным методом, поскольку синоптика серебристых облаков тесно связана с решением проблемы их происхождения.
Типично синоптические наблюдения проводятся инструментально с использованием современных цифровых фотокамер. Однако, на этом
пути есть проблемы. Во-первых, любая камера фиксирует сравнительно небольшую часть неба, тогда как поля серебристых облаков нередко могут охватывать почти половину горизонта. Во-вторых, камеры в большинстве случаев требуют присутствия наблюдателя. Радикально повысить эффективность
синоптических наблюдений можно по нашему мнению за счёт внедрения в практику наблюдений панорамных камер с высокой чувствительностью. Наше исследование базировалось на применении специально подобранного оборудования -Шкамеры модели ArecontAV40185DN-HB (рис.1). Её рабочие параметры приведены в (таблице 1).
Рисунок 1. Внешний eudIP-KaMepuArecontAV40185DN-HB
Таблица 1.
Параметры камеры Arecont-AV40185DN-HB
Датчик изображения 4xCMOS 1/2,3" 10 Мп (3648x2752 x4)
Фокусное расстояние 7,2 мм
Угол обзора 180° по горизонтали
Чувствительность • 0.42 люкс при F2,4; • 0,02 люкс в ночном режиме • 0.21 люкс при F2,4 в режиме День
Видеостандарты H.264, Motion JPEG, 21 градация качества до 50 Мбит/с
Разрешение Макс. 14592x2752 суммарно с 4 сенсоров
Частота кадров от 1.5 fps при 14592x2752 до 6,5 fps при 7296x1376
Габариты, масса 175x166 мм, купол 0140x87 мм; 1,75 кг
Важнейшей отличительной чертой камеры является её способность работать ночью в условиях низкой освещённости (0.02 люкса) и максимально большое поле зрения. Панорамный мониторинг полей серебристых облаков в сезон 2017 годов проводился в Центре Астрофизических Исследований (Обсерватории) Северо-Казахстанского государ-
ственного университета.Здесь вблизи здания обсерватории установлена специальная 18-ти метровая стальная мачта, на вершине, которой укреплена наблюдательная система. (рис. 2)Высота мачты позволяет наблюдать небо от запада до востока по азимутальной протяженности без помех. Мачта и камера установлены так, что направление на север приходится на центр изображения.
Рисунок 2. Вид на купол Обсерватории и мачту для мониторинга серебристых облаков.
В сезон июня-июля в 2017 годанаблюдения производились в период с 5 по 30 июня.Видеоза-пись изображения сумеречного сегмента велась каждую ясную ночь, но серебристые облака были отмечены только в пять дат. Параллельно велись визуальные наблюдения облачных полей и их регистрация цифровыми камерами. Важно отметить, что чувствительность панорамной системы оказалась достаточно высокой. Во всех случаях визуального обнаружения серебристых полей их изображения отмечено и на видеозаписях.
Самые яркие и протяжённые облачные поля наблюдались в ночь с 19 на 20 июня. Съёмка началась в 23:05:32 и продолжалась в течение 6 ча-сов.Видеозапись впоследствии визуально изучена-двумя наблюдателями с целью выявления морфологических характеристик облаков и особенностей их движения. Анализ проводился в затемнённом помещении на большом экране. Первое появление
серебристых облаков отмечено на 40 минуте видеозаписи, в 23 часа 45 минут. При этом визуально серебристые облака были замечены на 3 минуты раньше. Небольшое расхождение можно объяснить различием в контрастной чувствительности глаза и используемого прибора.
Эволюция облачного поля прослеживается на видеозаписи в течение четырёх часов.Последова-тельно менялась их яркость и структура. Наибольшей яркости облака достигли в 00:23, а исчезли из видимости в 04:25, когда сумеречный сегмент стал очень ярким под влиянием освещения атмосферы Солнцем. Полученные изображения содержат значительный объём полезной информации. Так на снимках вблизи максимальной яркости облачного поля уверенно видна структура облачности. На рисунке 3 приведён увеличенный фрагмент изображения, где в северо-западном направлении выделяются волновые и линейные (полосы) образования.
Рисунок 3. Волновые и линейные структуры в поле серебристых облаков в момент времени 23:40.
Фрагмент изображения увеличен.
Изучение панорамных записей изображений полей серебристых облаковпозволило, в частности, выявить характер изменения их общей протяженности по азимуту с течением времени. Для этого использовался метод масштабирования картины. Результаты представлены на графике (рис. 4.), где по горизонтальной оси отмечены моменты времени, а
по вертикальной - угловая протяженность облачного поля в градусах.Хорошо видно плавное уменьшение азимутальной протяжённости облачного поля со временем, от момента появления облаков до истинной полуночи. После полуночи протяжённость облачного поля возрастала.
100 80 60 40 20 0
0:00 0:10 0:20 0:30 0:40 0:50 1:00 1:10 1:20 1:30 1:40 1:50 2:00 2:10 2:20 2:30
Рисунок 4. График изменения азимутальной протяжённости облачного поля в градусах (ось у) от времени (ось х) с полиномиальной аппроксимацией.
На графике кроме положения отдельных точек измеренияпоказанаполиномиальная аппроксимации поведения исследуемой величины. Хорошее соответствие аппроксимацииполиномом второй степениданныхизмерений очевидно. Такой результат свидетельствует о том, что величина протяжённости облачного поля определялась только положением Солнца под горизонтом. То есть говорить о быстромобразовании или исчезновении серебристых облаков во время наблюдения не прихо-дится.Исключением может быть последний этап наблюдения, когда возможно происходило разру-
шение серебристых облаков. Такой результат является можно признать новым. Он свидетельствует и о перспективности применяемой методики и аппаратуры для изучения эволюции полей серебристых облаков в максимально широком масштабе пространства.
В качестве примера приводим карту развития метеопроцессов в ночь с 19 на 20 июня. На рисунке 5 выделен тот сектор пространства в пределах которого наблюдались серебристые облака. Заметно, что в центре этой области располагался мощный циклон, перемещавшийся через Уральский хребет.
С этим циклоном связаны развитые холодные очаги. Таким образом, не случайно в эту ночь фронты. А в восточной части сектора, в направле- наблюдались поля серебристых облаков - состоянии Сургут - Норильск присутствуют грозовые ние тропосферы способствовало их образованию.
Если учесть, что прежде такие выводы можно было получить лишь приближённо на основании снимков одной камерой, или, базируясь на космических данных, то использованный метод панорамных наблюдений приобретает особую ценность.
Список литературы
1. Lubken F-J., Baumgarten G., Fiedler J., Gerding M., Houffner J., Berger U.Seasonal and latitudinal variation of noctilucent cloud altitudes.geophysical research letters, Vol. 35, L06801, doi:10.1029/2007 GL032281. - 2008. - С. 31- 42.
2. Solodovyik A.A., Kudabaeva D.A. Variation in the Area of the Global Field of Noctilucent Clouds of the Northern Hemisphere in 2007-2012 Seasons // Geomagnetism and Aeronomy, 2015 vol. 55, No 2, - С. 261-265.
3. Солодовник А.А. Атмосферное электричество и происхождение серебристых облаков //Земля и Вселенная, №6. -2007.
4. Солодовник А.А., Кудабаева Д.А., Крючков В.Н. Сезонные и межсезонные вариацииплощади
глобального поля серебристых облаков // Известия национальной Академии наук Республики Казахстан. Серия физ. мат. № 4 2013.-С. 60-64.
5. Солодовник А.А., Кудабаева Д.А., Крючков
B.Н., Леонченко А.С. Серебристые облака: пробле-маобразования и вопрос о дефинициях. - Известия национальнойАкадемиинаук Республики Казахстан. Серия физ. мат. № 4. - 2011. - с. 105 -110.
6. Солодовник А.А., Кудабаева Д.А., Сартин
C.А., Бельченко В.Н. Метеорологические процессы в тропосфере Земли и происхождение серебристых облаков //Вестник Актюбинского государственного педагогического института. - 2010. - №1. -С. 109-114.
7. Солодовник А.А., Сартин С.А., Пустовалов А.В., Журавлёв П.Л Географическое положение полей серебристых облаков в сезон лето 2006// Материалы Республиканской научно-практической конференции «Козыбаевские чтения», Петропавловск, СКГУ. - 2006. - с. 153 - 155.
КОМПЬЮТЕРНО-МУЗЫКАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КАК ЗАДАЧА МУЗЫКАЛЬНОЙ ИНФОРМАТИКИ НАШИХ ДНЕЙ (РАЗДЕЛ 1)
Филатов-Бекман С.А.
кандидат педагогических наук, доцент Российской государственной специализированной академии искусств, преподаватель Московской государственной консерватории
им. П. И. Чайковского
COMPUTER MUSICAL MODELING AS A PROBLEM OF MODERN MUSICAL INFORMATIC (PART 1)
Filatov-Beckmann S.A.,
Ph. D. in Education, Associate Professor, Russian State Special Academia of Art, Teacher, Moscow Tchaikovsky-Conservatory,
Аннотация
В статье кратко представлена технологическая линия компьютерно-музыкального моделирования, включающая синтез, обработку и анализ одно- и многоголосных звучностей, получаемых на основе компьютерных экспериментов. Abstract
Technological line of computer-musical modeling is short presented, given line contains synthesis treatment and analysis mono- and many-voiced samples by means of computer experiments.
Ключевые слова: компьютерно-музыкальное моделирование, конвертация чисел в акустические частоты, музыкально-акустическая модель, музыкально-статистическая модель
Keywords: computer-musical modelling, transformation of the numbers for the acoustic frequency, musical acoustic model, musical statistic model
В первом разделе предлагаемой работы представлены некоторые положения, объединенные идеей компьютерного моделирования в области музыкальной науки. Данный вид моделирования основывается на двух базовых авторских компьютерных моделях: музыкально-акустической и музыкально-статистической, образущих технологическую линию компьютерно-музыкального моделирования (КММ) [4].
Технологическая линия КММ является одной из современных музыкально-информационных технологий. Она включает следующие этапы:
1) синтез музыкального сигнала;
2) обработку музыкального сигнала;
3) анализ характеристик синтезированного и обработанного сигнала.
Под термином «музыкальный сигнал» мы понимаем различные виды музыкальной информации, обладающие следующими особенностями:
