ОБРАЗОВАНИЕ СИНГЛЕТНОГО КИСЛОРОДА О2(b1g

+) НА ВЫСОТАХ ПОЛЯРНОЙ

ИОНОСФЕРЫ

Кириллов А.С.

Полярный геофизический институт

г. Апатиты Мурманской области

Полосы Атмосферной системы в спектрах полярных сияний

Полосы АС

O2(b1g+,v=1-5)

O2(X3g,v'=v) + hAtm

Henriksen, Sivjee, 1990, Planet. Space Sci., 38, p.835.

V. Jones, Gattinger, 1974, J. Geophys. Res., 79, p.4821.

Gattinger, V. Jones, 1976, J. Geophys. Res., 81, p.4789.

Полосы Атмосферной системы в спектрах свечения ночного неба

Полосы АС

O2(b1g+,v)

O2(X3g,v') + hAtm

Slanger et al., 2000, J. Geophys. Res., D105, p.20557.

b1g+,v=0 - ~6000 R

b1g+,v=1-15 - ~150 R

Константы скоростей O2(b1g

+,v) + O2 , N2 , O

Кириллов, 2012, Квант. Элект., 42, c.757:

kО2 - сплошные линии для Т=500 и 250 К

Kirillov, 2013, Chemical Physics, 410, p.103:

kN2 – штрихи для Т=500 и 250 К

kO - штрих-пунктирная линия

0 1 2 3 4 5Колебательные уровни

500

500

250

250

к, см3с-1

10-10

10-12

10-14

Схема колебательных уровней X3g

-, a1g, b1g+ состояний O2

0

4

8

12

16

20

0

2

4

6

8

10

12

14

0

2

4

6

8

0

2

4

X 3g

a 1g

b 1g

E (10 3 ñì 1)

Рассчитанные населенности O2(b1g

+,v) на высотах свечения ночного неба (80-110 км)

Кириллов, 2012, Геом. Аэрон., 52, c.406:

kO2 при Т=300 и 200 К - сплошная и пунктирная линии

Slanger et al., 2000, J. Geophys. Res., D105, p.20557 - квадраты

0 5 10 15 20Êî ë åáàòåë üí û å óðî âí è

Íàñ

åëåí

íîñò

ü

10 -1

10 -2

10 0

Возможные процессы образования O2(b1Σg

+,v=1-5) в полярной ионосфере

O2(b1Σg+,v=1-5) → O2(X3Σg

–,v'=v) + hυAtm

1. e + O2(X3Σg–,v=0) → e + O2(b1Σg

+,v=0-2)

2. O2+(v) + NO → O2

* + NO+

Slanger, 1986, Can. J. Phys., 64, p.1657.

Kirillov, 2008, Ann. Geophys., 26, p.1159.

3. N(2D) + O2 → N(4S) + O2*

Кириллов, 2014, ГА(Приближение Ландау-Зинера)

N(2D) + O2(X3Σg–,v=0) →

NO2 → N(4S) + O2(b1Σg

+,v=1-5)

Kirillov, Aladjev, 1998

N(2D) + O2(X3Σg–,v=0) →

NO2 → NO(v) + O →NO(v–Δv) + 5.3 (2.7) μm

OO O

O

O O

O

ON

N

NN +

+

+

K irillo v, A lad jev, 1 9 9 8 , A G

K , , и р и л л о в 2 0 1 4 ГА

Приближение Ландау-Зинера

Андреев Е.А., Никитин Е.Е. Передача колебательной и электронной энергии при атомно-молекулярных столкновениях // Химия плазмы. Т.3. С.28-94. 1976.

Русанов В.Д., Фридман А.А. Физика химически активной плазмы. М.: Наука, 416с. 1984.

E(N*) = 19229 см–1 ,

E(b1Σg+,,v=1-5) = 14527, 15904, 17253, 18573, 19865 см–1

YXvv

YXvv

YXvv pSP "'

2"'"' ||

drrrS Yv

Xv

YXvv )()( "'"'

2/3

20

)]()0([

||~)( *

vEEE

Svk

bXN

bXv

Рассчитанные константы для процесса N(2D) + O2 → N(4S) + O2(b1Σg

+,v=1-4)

Кириллов, 2014, Геом. Аэрон., 54, №4:

re/re = 0, 20, 40, 60, 83%

0 1 2 3 4 5Колебательные уровни

10-2

10-4

100

0

20

4060

83

к(v)/к(v=1)

Рассчитанные относительные населенности O2(b1Σg

+,v=1-4) для высоты 100 км (Т=250 К)

Кириллов, 2014, Геом. Аэрон., 54, №4:

re/re = 0, 40, 83%

Gattinger, V. Jones, 1976, J. Geophys. Res., 81, p.4789 – треугольники

Henriksen, Sivjee, 1990, Planet. Space Sci., 38, p.835 – квадраты0 1 2 3 4 5

Колебательные уровни

10-1

100

101

4083

0

Населенность

Рассчитанные относительные населенности O2(b1Σg

+,v=1-4) для высоты 150 км (Т=500 К)

Кириллов, 2014, Геом. Аэрон., 54, №4:

re/re = 0, 40, 83%

Gattinger, V. Jones, 1976, J. Geophys. Res., 81, p.4789 – треугольники

Henriksen, Sivjee, 1990, Planet. Space Sci., 38, p.835 – квадраты0 1 2 3 4 5

Колебательные уровни

10-1

100

101

40

0

83

Населенность

Выводы

Проведен расчет относительных констант скоростей образования О2(b1g

+,v=1–4) при неупругом взаимодействии N(2D) + О2(X3g–,v=0).

Показано, что увеличение равновесных расстояний между атомами кислорода в образуемой при взаимодействии квазимолекуле двуокиси азота NO2 существенным образом сказывается на росте рассчитываемых относительных скоростей образования О2(b1g

+,v>1).

При сравнении рассчитанных населенностей с результатами , имеющихся в научной литературе экспериментальных измерений по интенсивностям свечения полос Атмосферной системы, получено удовлетворительное согласие для нижних высот.

Кириллов А.С. «Образование синглетного кислорода О2(b1g+) на высотах

полярной ионосферы», Геомагнетизм и аэрономия, 2014, т.54, №4.

СПАСИБО

ЗА ВНИМАНИЕ !