Программа по планетологии и астрофизике - 2022

Программа секции включает изучение основ обработки и визуализации данных и планетологии на примере Марса. Участники Школы научатся работать с настоящими данными и смогут почувствовать себя научными сотрудниками. Участники будут работать со специально написанным фреймворком на python, который существенно упрощает работу для людей без опыта программирования, рядом будут волонтеры, которые будут готовы помочь.

В лекционной части школы можно будет найти лекции по истории, геологии, атмосфере, магнитосфере и климате Марса. Другой блок занятий будет посвящен пониманию основ методов исследования планет Солнечной Системы (включая Землю). Таким образом, участники школы должны получить цельную картину современных методов и их достижений в планетологии.

Основные задачи курса:

1. Овладение основами языка программирования Python
2. Освоение методами анализа и визуализации научных данных
3. Знакомство участников с историей формирования Марса и эволюцией до современного состояния
4. Обзор географии Марса, основных форм рельефа и наиболее перспективных и интересных мест для изучения
5. Обзор минералогии поверхности Марса и его внутреннего строения
6. Изучение методов исследования атмосферы, поверхности и недр Марса
   1. методы инфракрасной спектроскопии атмосферы
   2. методы рентгеновской флюоресцентной спектрометрии
   3. методы нейтронной спетрометрии

Содержимое курса:

1. Как Python стал языком современной науки
   Теория. Что такое языки программирования, какие они бывают и к какому семейству относится Python. Какие научные задачи можно с его помощью решать. Что нужно для того, чтобы научиться с ним работать. Базовые понятия программирования: типы данных, массивы, файлы, переменные и управляющие структуры
   Практика. Знакомство с рабочей средой. Объявление переменных, написание простейших программ. Знакомство с модулями. Знакомство с модулем ЛКШ. Визуализация и интерактивные графики.
2. Спектроскопия как метод изучения планет
   Теория. Почему спектроскопия? Понятие спектра. Чернотельное излучение. Излучение и поглощение света. Энергетические уровни. Спектры газов. Спектры атмосфер планет.
   Практика. Работа со спектрами. Идентификация планет по спектрам.
3. Климат Марса и его моделирование
   Теория. Излучение абсолютно черного тела. Равновесие излучения планеты. Излучательная способность разных тел и поверхностей. Уравнение переноса излучения. Простые модели климата. Парниковый эффект и влияние атмосферы. Циркуляция атмосферы, ячейки Хэдли. Глобальные модели циркуляции. Разные уравнения использующиеся для моделирования. Современная климатическая модель Марса. Цикл воды на Марсе. История климата Марса.
   Практика. Работа с простой 1D клматической моделью
4. Геология и география Марса
   Теория. периодизация геологической истории Марса, раняя тяжелая бомбарировка и крупные ударные события, "окно спокойствия", дихитомия полушарий Марса, вулканизм на Марсе, миссии по дистанционному зондирования поверхности Марса, формы эрозии, полярные шапки, ледники и другие формы рельефа, экстремальные точки поверхности
   Практика. Использованеи геоинформационных баз данных по Марсу для выбора места посадки пилотируемой экспедиции
5. Другие методы исследования планет
   Теория. Камеры оптического диапазона, многоканальные камеры, измерения в радиодиапазоне, проникающие радары, масс-спектрометрия, газоанализаторы, гамма-спектрометрии, альфа-альфа методы, рентгеновская флуоресцентная спектрометрия, анализ грунта с небесных тел
   Практика. Практика с реальными образцами научных приборов с космических аппаратов
6. Взаимодействие солнечного ветра, атмосферы и магнитосферы Марса
   Теория. Магниитная активность звезд. Магнитное поле Солнца, пятна, протуберанцы и корональные выбросы. Источник энегии солнечных вспышек. Солнечный ветер. Гелиосфера. Взаимодействие солнечного ветра и магнитосферы планет. Потеря массы атмосферы под воздействием солнечного ветра. Изменение изотопного состава атмосферы.
7. Недра Марса
   Теория. Геологическое устройство Марса. Размер ядра, мантии, толщина коры. Поток тепла из недр Марса. Сейсмографы на Марсе. Данные миссии inSight. Марсотрясения в вулканическая активность.