Том 39, номер 03, статья № 1

Аннотация:

Проведен сравнительный анализ экспериментальных значений параметров, определяющих уширение и сдвиг центров линий водяного пара собственным давлением. Проанализировано 3796 коэффициентов уширения γ и 2419 коэффициентов сдвига δ линий из диапазона 1000–14000 см^-1. Найдено, что коэффициенты γ, измеренные для одних и тех же линий в различных работах, систематически отличаются, максимальное отличие достигает более 20%. Коэффициенты сдвига δ десятков подобных линий не согласованы даже по знаку. В рамках полуклассического метода с использованием модели точных траекторий проведен расчет коэффициентов γ и δ 17 колебательных полос и представлена выборка рассчитанных значений этих коэффициентов для 270 колебательно-вращательных переходов. Полученные результаты могут быть полезны при анализе спектра молекулы водяного пара в реальных условиях земной атмосферы.

Ключевые слова:

водяной пар, самоуширение, самосдвиг, коэффициент уширения, коэффициент сдвига

Список литературы:

1. Gamache R.R., Hartmann J.-M., Rosenmann L. Collisional broadening of water vapor lines. I. A survey of experimental results. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 1994. V. 52. P. 481–499. DOI: 10.1016/0022-4073(94)90175-9.
2. Toth R.A. Measurements and analysis (using empirical functions for widths) of air- and self-broadening parameters of H₂O // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2005. V. 94. P. 1–50. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2004.08.041.
3. Toth R.A., Brown L.R., Plymate C. Self-broadened widths and frequency shifts of water vapor lines between 590 and 2400 cm^-1 // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 1998. V. 59. P. 529–562.
4. Toth R.A. Measurements of positions. strengths and self-broadened widths of H₂O from 2900–8000 cm^-1: Line strength analysis of the 2nd triad bands // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2005. V. 94. P. 51–107. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2004.08.042.
5. Loos J., Birk M., Wagner G. Measurement of positions. intensities and self-broadening line shape parameters of H₂O lines in the spectral ranges 1850–2280 cm^-1 and 2390–4000 cm^-1 // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2017. V. 203. P. 119–132. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2017.02.013.
6. Grossmann B.E., Browell E.V. Spectroscopy of water vapor in the 720 nm wavelength region: Line strengths. Self-induced pressure broadening and shifts, and temperature dependence of linewidths and shifts // J. Mol. Spectrosc. 1989. V. 136. P. 264–294.
7. Birk M., Wagner G. Temperature–dependent air broadening of water in the 1250–1750 cm^-1 range // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2012. V. 113. P. 889–928. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2011.12.013.
8. Devi V.M., Gamache R.R., Vispoel B., Renaud C.L., Benne D.C., Smith M.A.H., Blak T.A., Sams R.L. Line shape parameters of air-broadened water vapor transitions in the ν₁ and ν₃ spectral region // J. Mol. Spectrosc. 2018. V. 348. P. 13–36. DOI: 10.1016/j.j.jms.2017.11.011.
9. Gamache R.R., Hartmann J.M. An intercomparison of measured pressure-broadening and pressure-shifting parameters of water vapor // Can. J. Chem. 2004. V. 82. P. 1013–1027.
10. Antony B.K., Neshyba S., Gamache R.R. Self-broadening of water vapor transitions via the complex Robert–Bonamy theory // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2007. V. 105. P. 148–163. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2006.10.005.
11. Стариков В.И. Вычисление коэффициентов самоуширения линий поглощения водяного пара в модели реальных траекторий // Опт. и спектроскоп. 2008. Т. 104. С. 576–587.
12. Стариков В.И. Вычисление и анализ коэффициентов самоуширения линий водяного пара для спектрального диапазона 0,7–14000,0 см^-1 // Опт. и спектроскоп. 2021. Т. 129. С. 258–265. DOI: 10.21883/os.2021.03.50651.267-20.
13. Быков А.Д., Лаврентьева Н.Н., Синица Л.Н. Влияние искривления траектории на сдвиги линий молекул в видимой области спектра // Оптика атмосф. и океана. 1992. Т. 5, N 9. С. 907–917.
14. Быков А.Д., Лаврентьева Н.Н., Синица Л.Н. Резонансные функции теории уширения и сдвига линии для реальных траекторий // Оптика атмосф. и океана. 1992. Т. 5, № 11. С. 1127–1132.
15. Robert D., Bonamy J. Short range force effects in semiclassical molecular line broadening calculations // J. Phys. 1979. V. 40. P. 923–943.
16. Tsao C.J., Curnutte B. Line-widths of pressure–broadened spectral lines // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 1962. V. 2. P. 41–91.
17. Golubiatnikov G.Yu. Shifting and broadening parameters of the water vapor 183-GHz line (3₁₃–2₂₀) by H₂O, O₂, N₂, CO₂, H₂, He, Ne, Ar, and Kr at room temperature // J. Mol. Spectrosc. 2005. V. 230. P. 196–198. DOI: 10.1016/j.jms.2004.10.011.
18. Bauer A., Godon M., Kheddar M., Hartmann J.M., Bonamy J.M., Robert D. Temperature and perturber dependences of water-vapor 380 GHz-line broadening // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 1987. V. 37. P. 531–539. DOI: 10.1016/0022-4073(87)90056-2.
19. Liebe H.J., Thompson M.C., Dillon T.A. Dispersion studies of the 22 GHz water vapor line shape. I. The Lorentzian behavior // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 1969. V. 9. P. 31–47.
20. Schmucker N., Trojan Ch., Giesen T., Schieder R., Yamada K.M.T., Winnewiser G. Pressure broadening and shift of some H₂O lines in the ν₂ band: Revisited // J. Mol. Spectrosc. 1997. V. 184. P. 250–256. DOI: 10.1006/jmsp.1997.7329.
21. Brown L.R., Benner D.C., Devi V.M., Smith M.A.H., Toth R.A. Line mixing in self-and foreign broadened water vapor at 6 μm // J. Mol. Structure. 2005. V. 742. P. 111–122. DOI: 10.1016/j.molstrc.2004.12.059.
22. Avetisov V.G., Nadezhdinskii A.I., Khusnutdinov A.N., Omarova P.M., Zyrianov M.V. Diode laser spectroscopy of water vapor in 1.8 μm: Line profile measurements // J. Mol. Spectrosc. 1993. V. 160. P. 326–334. DOI: 10.1006/jmsp.1993.1179.
23. 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. V. 121, N 15. DOI: 10.1080/00268976.2023.2216133.