Том 39, номер 04, статья № 7
Тарасенко В. Ф., Кириллов А. С., Виноградов Н. П., Кириллов В. А. Влияние кислорода на спектральные плотности энергии излучения полос молекулярного азота в состояниях B3Πg и C3Πu при давлениях 0,04–0,4 тoрр. // Оптика атмосферы и океана. 2026. Т. 39. № 04. С. 320–325. DOI: 10.15372/AOO20260407.Скопировать ссылку в буфер обмена
Аннотация:
Последние три десятилетия уделяется большое внимание изучению свойств высотных разрядов в атмосфере Земли, а также взаимодействию высокоэнергичных электронов с газами в атмосферах других планет и их спутников. Этот интерес обусловлен появлением новых данных для этих объектов, в первую очередь благодаря совершенствованию методов оптического наблюдения. В настоящей работе представлены результаты экспериментальных и теоретических исследований отношений спектральной плотности энергии излучения четырех полос первой положительной системы азота (1+) к спектральной плотности энергии излучения полосы второй положительной системы азота (2+) на длине волны 337 нм. Проведено сравнение полученных отношений для атмосферного воздуха и азота с малым содержанием примесей при давлении 0,04–0,4 торр. Показано, что в смеси азота с кислородом увеличивается скорость тушения триплетного состояния B3Πg азота, в результате чего уменьшается рассматриваемое отношение спектральных плотностей энергии излучения при переходе от условий чистого азота к воздуху. Подтверждено, что тушение состояния B3Πg молекулами азота и кислорода возрастает с увеличением плотности атмосферы Земли. Полученные данные могут быть полезны при изучении физических процессов, протекающих на фоне взаимодействия высокоэнергичных электронов с газами в атмосферах планет и их спутников, которые содержат преимущественно азот.
Ключевые слова:
разряд низкого давления, воздух, азот, состояния C3Πu и B3Πg, плазменные диффузные струи
Иллюстрации:
Список литературы:
1. Campbell L., Brunger M.J. Electron collisions in atmospheres // Inter. Rev. Phys. Chem. 2016. V. 35. P. 297–351. DOI: 10.1080/0144235X.2016.1179002.
2. Fox J.L., Galand M.I., Johnson R.E. Energy deposition in planetary atmospheres by charged particles and solar photons // Space Sci. Rev. 2008. V. 139. P. 3–62. DOI: 10.1007/s11214-008-9403-7.
3. Lavvas P., Yelle R.V., Heays A.N., Campbell L., Brunger M.J., Galand M., Vuitton V. N2 state population in Titan’s atmosphere // Icarus. 2015. V. 260. P. 29–59. DOI: 10.1016/j.icarus.2015.06.033.
4. Bhardwaj A., Jain S.K. Production of N2 Vegard–Kaplan and other triplet band emissions in the dayglow of Titan // Icarus. 2012. V. 218. P. 989–1005. DOI: 10.1016/j.icarus. 2012.01.019.
5. Jain S.K., Bhardwaj A. Production of N2 Vegard–Kaplan and Lyman–Birge–Hopfield emissions on Pluto // Icarus. 2015. V. 246. P. 285–290. DOI: 10.1016/j.icarus.2014.08.032.
6. Mironova I.A., Aplin K.L., Arnold F., Bazilevskaya G.A., Harrison R.G., Krivolutsky A.A., Nicoll K.A., Rozanov E.V., Turunen E., Usoskin I.G. Energetic particle influence on the Earth’s atmosphere // Space Sci. Rev. 2015. V. 194. P. 1–96. DOI: 10.1007/s11214-015-0185-4.
7. Pasko V.P. Recent advances in theory of transient luminous events // J. Geophys. Res. 2010. V. 115. P. A00E35. DOI: 10.1029/2009JA014860.
8. Bhardwaj A., Jain S.K. Calculations of N2 triplet states vibrational populations and band emissions in venusian dayglow // Icarus. 2012. V. 217. P. 752–758. DOI: 10.1016/j.icarus.2011.05.026.
9. Fox J.L., Hac N.E.F. Intensities of the Venusian N2 electron-impact excited dayglow emissions // J. Geophys. Res. Space Phys. 2013. V. 118. P. 7850–7863. DOI: 10.1002/2013JA019277.
10. Jain S.K., Bhardwaj A. Model calculation of N2 Vegard–Kaplan band emissions in Martian dayglow // J. Geophys. Res. 2011. V. 116. P. E07005. DOI: 10.1029/2010JE003778.
11. Pasko V.P., Qin J., Celestin S. Toward better understanding of sprite streamers: Initiation, morphology, and polarity asymmetry // Surv. Geophys. 2013. V. 34, N 6. P. 797–830. DOI: 10.1007/s10712-013-9246-y.
12. Stenbaek Nielsen H.C., McHarg M.G., Haaland R., Luque A. Optical spectra of small-scale sprite features observed at 10,000 fps // J. Geophys. Res.: Atmos. 2020. V. 125. P. 33170. DOI: 10.1029/2020JD033170.
13. Malagon-Romero A., Teunissen J., Stenbaek-Nielsen H.C., McHarg M.G., Ebert U., Luque A. On the emergence mechanism of carrot sprites // Geophys. Res. Lett. 2020. V. 47. P. E2019GL085776. DOI: 10.1029/2019GL085776.
14. Marskar R. Genesis of column sprites: Formation mechanisms and optical structures // Plasma Sour. Sci. Technol. 2024. V. 33. P. 025024. DOI: 10.1088/1361–6595/ad29c0.
15. Sorokin D., Tarasenko V., Baksht E.Kh., Vinogradov N.P. Ionization waves, propagating in opposite directions, as in red sprites // Europ. J. Envir. Earth Sci. 2022. V. 3, N 6. P. 42–48. DOI: 10.24018/ejgeo.2022.3.6.322.
16. Тарасенко В.Ф., Виноградов Н.П., Бакшт Е.Х., Сорокин Д.А., Печеницин Д.С. Яркие области излучения в воздухе низкого давления при встрече плазменных диффузных струй // Оптика атмосф. и океана. 2024. Т. 37, № 4. С. 294–301. DOI: 10.15372/ AOO20240405; Tarasenko V.F., Vinogradov N.P., Baksht E.Kh., Sorokin D.A., Pechenitsin D.S. Bright areas of luminescence in low-pressure air when diffuse plasma jets meet // Atmos. Ocean. Opt. 2024. V. 37, N 4. P. 547–555.
17. Franz R.C., Nemzek R.J., Winckler J.R. Television image of a large upward electrical discharge above a thunderstorm system // Science. 1990. V. 249. P. 48–51. DOI: 10.1126/science.249.4964.48.
18. Jehl A., Farges T., Blanc E. Color pictures of sprites from nondedicated observation on board the International Space Station // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2013. V. 118. P. 454–461. DOI: 10.1029/ 2012JA018144.
19. Тарасенко В.Ф., Виноградов Н.П., Бакшт Е.Х., Кириллов А.С., Кириллов В.А. Кинетика полос испускания триплетных полос молекулярного азота при низ-ких давлениях воздуха // Оптика атмосф. и океана. 2025. Т. 38, № 9. С. 768–774. DOI: 10.15372/ AOO20250911.
20. Kirillov A.S., Belakhovsky V.B. The kinetics of N2 triplet electronic states in the upper and middle atmosphere during relativistic electron precipitations // Geophys. Res. Lett. 2019. V. 46, N 13. P. 7734–7743. DOI: 10.1029/2019GL083135.
21. Кириллов А.С., Белаховский В.Б. Свечение полос молекулярного азота в атмосфере Земли во время высыпания высокоэнергичных электронов // Геомагнетизм и аэрономия. 2020. Т. 60, № 1. С. 93–98. DOI: 10.31857 /S0016794020010071.
22. Gilmore F.R., Laher R.R., Espy P.J. Franck–Condon factors, r-centroids, electronic transition moments, and Einstein coefficients for many nitrogen and oxygen band systems // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1992. V. 21, N 5. P. 1005–1107. DOI: 10.1063/1.555910.
23. Gordillo-Vazquez F.J. Air plasma kinetics under the influence of sprites // J. Phys. D: Appl. Phys. 2008. V. 41. DOI: 10.1088/0022-3727/41/23/234016.
24. Itikawa Y. Cross sections for electron collisions with nitrogen molecules // J. Phys. Chem. Ref. Data. 2006. V. 35, N 1. P. 31–53. DOI: 10.1063/1.1937426.