English
 English
Главная » Архив номеров » Том 38, 2025 г. » Номер 07 »

Том 38, номер 07, статья № 3

Петрова Т. М., Солодов А. М., Солодов А. А., Дейчули В. М. Коэффициенты уширения и сдвига линий поглощения молекулы кислорода, индуцированных собственным давлением, в спектральной области 1,27 мкм. // Оптика атмосферы и океана. 2025. Т. 38. № 07. С. 522–528. DOI: 10.15372/AOO20250703.
Скопировать ссылку в буфер обмена
Аннотация:

Молекулярный кислород является важным газом как в атмосфере Земли, так и в атмосферах Марса и Венеры. Для определения его концентрации необходимо знать точные значения параметров линий поглощения. С этой целью в диапазоне 7800–7990 см-1 с помощью Фурье-спектрометра Bruker IFS 125HR были зарегистрированы спектры поглощения О2. Регистрация спектров выполнена с разрешением 0,01 см-1 при комнатной температуре и длине оптического пути 2880 см для пяти значений давления кислорода. Определены интенсивности, коэффициенты уширения, сдвига и параметры, характеризующие зависимость уширения от скорости сталкивающихся молекул, 55 линий поглощения О2, уширенных собственным давлением. Наблюдается хорошее согласие между полученными значениями интенсивностей и высокоточными измерениями из других работ. Коэффициенты самосдвига получены впервые.

Ключевые слова:

кислород, Фурье-спектрометр, спектры поглощения, коэффициенты уширения и сдвига, углекислый газ

Иллюстрации:
Список литературы:

1. Herzberg L., Herzberg G. Fine structure of the infrared atmospheric oxygen bands // Astrophys. J. 1947. V. 105. P. 353–359. DOI: 10.1086/144910.
2. Lowe R.P. Interferometric spectra of the Earth’s airglow ~ 1.2 to 1.6-mm // Philos. Trans. R. Soc. London Ser. A. 1969. V. 264. P. 163–169. DOI: 10.1098/rsta.1969.0011.
3. Tarasick D.W., Evans W.F. A review of the O2 (a1|Δg) and O2 (b1½Σg+) airglow emissions // J. Adv. Space Res. 1993. V. 13, N 1. P. 145–148. DOI: 10.1016/0273-1177(93)90014-3.
4. Ball S.M., Hancock G. The relative quantum yields of O2 (а1Δg) from the photolysis of ozone at 227 K // Geophys. Res. Lett. 1995. V. 22, N 10. P. 1213–1216. DOI: 10.1029/95GL01007.
5. Ravishankara A.R., Hancock G., Kawasaki M., Matsumi Y. Photochemistry of ozone: Surprises and recent lessons // Science. 1998. V. 280, N 5360. P. 60–61. DOI: 10.1126/science.280.5360.60.
6. Traub W.A., Carleton N.P., Connes P., Noxon J.F. The latitude variation of O2 dayglow and O3 abundance on Mars // Astrophys. J. 1979. V. 229. P. 846–850. DOI: 10.1086/157019.
7. Connes P., Michel G. High-resolution Fourier spectra of stars and planets // Astrophys. J. 1974. V. 190. P. L29. DOI: 10.1086/181496.
8. Шакун А.В., Засова Л.В., Горинов Д.А., Хатунцев И.В., Игнатьев Н.И., Пацаева М.В., Тюрин А.В. Свечение молекулярного кислорода O2 (а1Δg) в полосе 1,27 мкм и динамика верхней мезосферы на ночной стороне Венеры // Астрономический вестник. 2023. T. 57, № 3. С. 209–224. DOI: 10.31857/S0320930X23030088.
9. Gamache R., Goldman A. Einstein A coefficient, integrated band intensity, and population factors: Application to the a1Δg – X3Σg–(0, 0) O2 band // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2001. V. 69, N 4. P. 389–401. DOI: 10.1016/S0022-4073(00)00072-8.
10. Hartmann J.M., Sironneau V., Boulet C., Svensson T., Hodges J.T., Xu C.T. Collisional broadening and spectral shapes of absorption lines of free and nanopore-confined O2 gas // Phys. Rev. A. 2013. V. 87. P. 032510. DOI: 10.1103/PhysRevA.87.032510.
11. Lamouroux J., Sironneau V., Hodges J.T., Hartmann J.M. Isolated line shapes of molecular oxygen: Requantized classical molecular dynamics calculations versus measurements // Phys. Rev. A. 2014. V. 89. P. 042504. DOI: 10.1103/PhysRevA.89.042504.
12. Mendonca J., Strong K., Wunch D., Toon G.C., Long D.A., Hodges J.T., Sironneau V.T., Franklin J.E. Using a speed-dependent Voigt line shape to retrieve O2 from total carbon column observing network solar spectra to improve measurements of ХCO2 // Atmos. Meas. Tech. 2019. V. 12, N 1. P. 35–50. DOI: 10.5194/amt-12-35-2019.
13. Konefał M., Kassi S., Mondelain S., Campargue A. High sensitivity spectroscopy of the O2 band at 1.27 mm: (I) pure O2 line parameters above 7920 cm-1 // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2020. V. 241. P. 106653. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2019.106653.
14. Newman S.M., Orr-Ewing A.J., Newnham D.A., Ballard J. Temperature and pressure dependence of line widths and integrated absorption intensities for the O2 a1Δg – X3Σg–(0, 0) transition // J. Phys. Chem. 2000. V. 104, N 42. P. 9467–9480. DOI: 10.1021/jp001640r.
15. Tran D.D., Tran H., Vasilchenko S., Kassi S., Campargue A., Mondelain D. High sensitivity spectroscopy of the O2 band at 1.27 mm: (II) air-broadened line profile parameters // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2020. V. 240. P. 106673. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2019.106673.
16. Fleurbaey H., Reed Z.D., Adkins E.M., Long D.A., Hodges J.T. High accuracy spectroscopic parameters of the 1.27 mm band of O2 measured with comb-referenced, cavity ring-down spectroscopy // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2021. V. 270. P. 107684. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2021.107684.
17. Tran D.D., Delahaye T., Armante R., Hartmann J.-M., Mondelain D., Campargue A., Fleurbaey H., Hodges J.T., Tran H. Validation of spectroscopic data in the 1.27 mm spectral region by comparisons with ground-based atmospheric measurements // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2021. V. 261. P. 107495. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2020.107495.
18. Cheah S.-L., Lee Y.-P., Ogilvie J.F. Wavenumbers, strengths, widths and shifts with pressure of lines in four bands of gaseous 16O2 in the systems a1Dg – X3åg– and b1Dg+ – X3åg– // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2000. V. 64. P. 467–482. DOI: 10.1016/S0022-4073(99)00126-0.
19. Lafferty W.J., Solodov A.M., Lugez C.L., Fraser G.T. Rotational line strengths and self-pressure-broadening coefficients for the 1.27-mm, a1Dg – X3åg–, 0–0 band of O2 // Appl. Opt. 1998. V. 37, N 12. P. 2264–2270. DOI: 10.1364/AO.37.002264.
20. Gordon I.E, Rothman L.S., Hargreaves R.J., Hashe-mi R., Karlovets E.V., Skinner F.M. Conway E.K., Hill C., Kochanov R.V., Tan Y., Wcisło P., Finenko A.A., Nelson K., Bernath P.F., Birk M., Boudon V., Campargue A., Chance K.V., Coustenis A., Drouin B.J., Flaud J.-M., Gamache R.R., Hodges J.T., Jacquemart D., Mlawer E.J., Nikitin A.V., Perevalov V.I., Rotger M., Tennyson J., Toon G.C., Tran H., Tyuterev V.G., Adkins E.M., Baker A., Barbe A., Canè E., Császár A.G., Dudaryonok A., Egorov O., Fleisher A.J., Fleurbaey H., Foltynowicz A., Furtenbacher T., Harrison J.J., Hartmann J.-M., Horneman V.-M., Huang X., Karman T., Karns J., Kassi S., Kleiner I., Kofman V., Kwabia-Tchana F.M., Lavrentieva N.N., Lee T.J., Long D.A., Lukashevskaya A.A., Lyulin O.M., Makh-nev V.Yu., Matt W., Massie S.T., Melosso M., Mikhailenko S.N., Mondelain D., Müller H.S.P., Naumenko O.V., Perrin A., Polyansky P.L., Raddaoui E., Raston P.L., Reed Z.D., Rey M., Richard C., Tóbiás R., Sadiek I., Schwenke D.W., Starikova E., Sung K., Tamassia F., Tashkun S.A., Auwera J. Vander, Vasilenko I.A., Vigasin A.A., Villanueva G.L., Vispoel B., Wagner G., Yachmenev A., Yurchenko S.N. The HITRAN2020 molecular spectroscopic database // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2022. V. 277. P. 107949. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2021.107949.
21. Deichuli V.M., Petrova T.M., Solodov A.M., Solodov A.A., Starikov V.I. Measurements of air-broadening parameters of water vapour transitions in the 5090–7490 cm-1 spectral region // Mol. Phys. 2023. V. 121. P. 5–15.
22. Deichuli V.M., Petrova T.M., Solodov A.M., Solodov A.A., Fedorova A.A. Water vapor absorption line parameters in the 6760–7430 cm-1 region for application to CO2– rich planetary atmosphere // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2022. V. 293. P. 108386.
23. Nelkin M., Ghatak A. Simple binary collision model for Van Hove’s Gs(r, t) // Phys. Rev. 1964. V. 135. P. A4. DOI: 10.1103/PhysRev.135.A4.
24. Rohart F., Mader H., Nicolaisen H.W. Speed dependence of rotational relaxation induced by foreign gas collisions: Studies on CH3F by millimeter wave coherent transients // J. Chem. Phys. 1994. V. 101. P. 6475–6486. DOI: 10.1063/1.468342.
25. Rohart F., Ellendt A., Kaghat F., Mäder H. Self and polar foreign gas line broadening and frequency shifting of CH3F: Effect of the speed dependence observed by millimeter-wave coherent transients // J. Mol. Spectrosc. 1997. V. 185. P. 222–233. DOI: 10.1006/jmsp.1997.7395.
26. Ngo N.H., Lisak D., Tran H., Hartmann J.M. An isolated line shape model to go beyond the Voigt profile in spectroscopic databases and radiative transfer codes // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2013. V. 129. P. 89–100. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2013.05.034.
27. Tennyson J., Bernath P.F., Campargue A., Csaszar A.G., Daumont L., Gamache R.R., Hodges J.T., Lisak D., Naumenko O.V., Rothman L.S., Tran H., Zobov N.F., Buldyreva J., Boone D.C., Hartmann J.M., McPheat R., Weidmann D., Murray J., Ngo N.H., Polyansky O.L. Recommended isolated-line profile for representing high-resolution spectroscopic transitions (IUPAC Technical Report) // Pure. Appl. Chem. 2014. V. 86. V. 1931–1943. DOI: 10.1515/pac-2014-0208.