Главная – Журналы – Поиск по журналам

Определение изотопического сдвига колебательных уровней энергии молекул представляет актуальную задачу молекулярной спектроскопии. Детальная информация о колебательно-вращательном энергетическом спектре необходима, например, для лазерного разделения изотопов. В настоящей работе предложен расчетный метод, основанный на теории возмущений высоких порядков и суммировании рядов методом квадратичных аппроксимантов Паде-Эрмита. Метод применяется для определения изотопических сдвигов колебательных уровней энергии всех стабильных изотопологов сероводорода. Вычисления проведены на основе ab initio внутримолекулярной потенциальной функции в рамках простой модели квартичного силового поля. Для уточнения результатов введены поправки, учитывающие ошибку ab initio данных. Результаты суммирования рядов теории возмущений совпадают с точностью 10^-10-10^-2 см^-1 с уровнями, определенными вариационным методом. Учет поправок уменьшает среднеквадратичную ошибку воспроизведения имеющихся экспериментальных значений уровней до 3,5 см^-1 (0,3%). Результаты расчетов можно использовать для решения различных задач атмосферной спектроскопии, астрофизики, геохимии и в других областях науки, связанных с анализом спектров изотопозамещенных молекул.

Представлены результаты лидарных измерений вертикального распределения оптических характеристик пылевого аэрозоля из пустыни Гоби в свободной и нижней тропосфере г. Владивостока. В качестве инструмента исследования использован аэрозольно-рамановский лидар с кроссполяризационным каналом, позволяющий получать вертикальные профили набора (3β + 2α + δ). Высокие значения аэрозольного деполяризационного отношения (δ_а = 0,13÷0,24), характерные для пылевых аэрозольных частиц субмикронного размера, отмечены в интервале высот 3,00-4,25 км. Этому интервалу соответствовали и низкие значения параметра Ангстрема (Å = 0,5), и высокие значения альбедо однократного рассеяния ω = 0,98÷0,99. Комплексный показатель преломления ( m = m_r + i × m_i ) в пылевом слое имел характерные для пылевых частиц значения m_r = 1,48÷1,56; m_i = 0,001. Эффективный радиус варьировался в пределах 0,2-0,4 мкм с максимальным значением на высоте 3,8 км. Функция распределения объемов частиц по размерам в пылевом слое имеет хорошо выраженную двумодальную структуру с незначительным превышением грубодисперсной моды над мелкодисперсной. Модальный радиус грубодисперсной фракции равнялся 0,8 мкм, а мелкодисперсной - 0,18 мкм.

В связи с проблемой глобального потепления, вызванной ростом концентрации парниковых газов в атмосфере, актуальной является задача оценки потенциала различных экосистем для секвестрации атмосферного СО₂ как в региональном, так и в глобальном масштабах. В работе рассмотрен баланс природных потоков углекислого газа на всей территории Свердловской области. Впервые получена интегральная оценка нетто-поглощенного из атмосферы СО₂ региональными экосистемами за 2020-2022 гг. с помощью оригинальной модели машинного обучения NorthFlux, где в качестве входных данных выступают спектры подстилающей поверхности, регистрируемые спутниковым сенсором MODIS, метеоданные ретроспективного климатического анализа и спутниковые данные по классификации растительности подстилающей поверхности. Информация о величине антропогенной эмиссии СО₂ взята из кадастра выбросов парниковых газов в Свердловской области. Для оценки трансграничного переноса углекислого газа использовалось балансное уравнение для потоков СО₂ в атмосферном столбе и данные по среднегодовой скорости роста концентрации СО₂ в атмосфере региона, полученные при наземном зондировании ИК-Фурье-спектрометром высокого разрешения Bruker IFS 125M в Коуровской астрономической обсерватории в 2012-2024 гг. Установлено, что секвестрация атмосферного СО₂ экосистемами Свердловской области составляет от 10,9 до 15,2%, а его перенос за границы области в соседние регионы (трансграничный перенос) - от 72,5 до 76,7% от количества ежегодных промышленных выбросов СО₂ на территории области. Модель машинного обучения NorthFlux может быть полезна для оценки секвестрационного потенциала экосистем других регионов планеты.

Для визуализации в видимом спектре процессов в прозрачных только для ИК-излучения средах необходимы активные преобразователи излучения ИК-спектра в видимое. В настоящей работе представлены результаты математического моделирования преобразования ИК-излучения в видимое, основанного на конкуренции между переходами в активных средах на парах марганца. В основе используемого подхода лежит пространственно-временная кинетическая модель активной среды. Проведена оценка коэффициента преобразования в непрерывном и импульсном режимах входного ИК-сигнала для широкого спектра его мощности, а также различных частот следования импульсов (от 2 до 20 кГц). Показано, что оптимальными для такого преобразования являются импульсный режим и частота следования импульсов меньше, чем оптимальная с точки зрения мощности усиленного спонтанного излучения. Измеримый коэффициент преобразования составляет более 10 для газоразрядной трубки среднего размера. Результаты свидетельствуют о возможности использования бистатической схемы лазерного монитора с активными средами на парах марганца для получения негативного изображения в видимом диапазоне процессов в среде, прозрачной для ИК-излучения, т.е. для создания импульсного узкополосного преобразователя ИК-сигнала в видимый.

Основная проблема при наблюдении малоразмерных (малозаметных) космических объектов наземными оптическими телескопами связана с влиянием атмосферы при прохождении через нее излучения от таких объектов. В работе рассмотрены особенности наблюдения при длинной экспозиции малоразмерных космических объектов путем регистрации короткоэкспозиционных изображений лазерной опорной звезды и последующего их суммирования в фокальной плоскости телескопа. На основе корреляционного анализа исследована связь между случайными смещениями изображения наблюдаемой лазерной опорной звезды и прогнозируемым положением малоразмерного космического объекта. Показано, что достаточным условием нахождения их взаимного положения является отношение модулей энергетических центров тяжести изображений как двух коррелированных гауссовых случайных величин, которое имеет распределение плотности вероятности Коши. Приведены результаты расчетов для моностатической и бистатической схем формирования лазерной опорной звезды.

Исследована эффективность мер охраны и крепления выработок, расположенных в массивах калийных солей на больших глубинах на примере Старобинского и Петриковского месторождений. Рассмотрены различные технологии применения мер охраны выработок. Выявлено, что вследствие формирования в окрестности контура выработок блочных структур и образования зон нарушения сцепления породных масс, нарезка компенсационных щелей в зависимости от условий может оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на устойчивость подземной выработки. Технология разгружающей выработки позволяет существенно уменьшить размеры зон предельного состояния в породном массиве в приконтурной зоне выработки. Предложена модель сдвижения блоков, в рамках которой показано, что взаимные сдвижения блоков в окрестности контура выработки более 1 - 2 мм могут стать причиной динамического обрушения блока в выработанное пространство. Анкерную крепь рекомендуется устанавливать сразу после обнаружения нарушения сцеплений по поверхностям скольжения.

С помощью математического моделирования исследовано напряженно-деформированное состояние слоистого массива горных пород в условиях отработки сближенных угольных пластов с учетом линейно изменяющегося по глубине поля температур. Рассмотрена несвязная квазистатическая постановка задачи: сначала определялось поле температур, затем напряженно-деформированное состояние с использованием закона Дюамеля - Неймана. Для решения применялся метод конечных элементов. Между составляющими массив слоями предполагалось условие полного контакта. Исходное напряженное состояние массива находилось на основе гипотезы Динника. Установлены особенности исходного напряженного состояния, оказывающие влияющие на перераспределение напряжений при отработке угольных пластов. Рассмотрены варианты развития горных работ при выемке сближенных угольных пластов и показаны особенности напряженного состояния массива по сравнению с отработкой без учета градиента температуры.

Определены параметры метановыделения призабойных зон пластов Болдыревский (“Шахта им. С. М. Кирова”) и пластов 50, 52 (“Шахта им. В. Д. Ялевского”). Показано, что угли одного и того же пласта могут существенно отличаться по скорости газовыделения, определяемой в течение нескольких часов после отделения проб угля от массива. Причем скорость газовыделения зависит от меры упорядоченности микроструктуры, определенной методом расчета показателей информационной энтропии и статистической сложности, полученных по цифровым изображениям поверхности углей с помощью электронного микроскопа. Меньшая скорость газоотдачи соответствует углям с менее однородной (более хаотичной) микроструктурой, что объясняется большим количеством оборванных связей в их алифатической составляющей, являющихся сорбционными центрами и препятствующих более быстрой диффузии метана.

Представлен сравнительный анализ результатов определения прочностных характеристик горных пород по стандартам ГОСТ 21153.8-88 и ASTM D7012-04. Исследования выполнены на семи литотипах горных пород (сланец, диабаз, метасоматит, мрамор, гнейс, кварцит, гранит) с использованием экспериментальных методов объемного сжатия, одноосного сжатия и косвенного растяжения. Построены круги Мора и паспорта прочности для каждого литотипа. Выявлены различия в значениях коэффициентов сцепления и углов внутреннего трения между стандартами: коэффициенты сцепления по ASTM преимущественно выше; углы трения варьируются в зависимости от типа породы. Получена расчетная формула для прогнозирования прочности на одноосное сжатие с погрешностью 10.5 %. Сформированы уточненные паспорта прочности с использованием расчетных данных. Результаты подчеркивают важность выбора методики построения паспорта прочности при проектировании геоинженерных объектов.

Увеличение высоты расположения подсечки относительно откаточных выработок - одна из эффективных мер, направленная на обеспечение безопасной их эксплуатации. Методом конечных элементов выполнено моделирование изменения напряженно-деформированного состояния массива горных пород в процессе отработки рудного блока в сложных горно-геологических условиях при различных значениях вертикального расстояния между подготовительными и очистными выработками. Результаты исследования выявляют обратно пропорциональную зависимость между высотой расположения горизонта подсечки относительно откаточного горизонта и суммарной длиной действующих выработок в зоне влияния очистных работ. Установленная зависимость дает возможность выбора оптимальной высоты расположения горизонта подсечки для управления напряжениями в массиве горных пород и минимизации негативного их воздействия на инфраструктуру рудника.