Upload
calandra-nicoli
View
28
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Колебательные населенности состояний Герцберга молекулярного кислорода на высотах свечения ночного неба планет земной группы. Кириллов А.С. Полярный геофизический институт г. Апатиты Мурманской области. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Колебательные населенности состояний Герцберга
молекулярного кислорода на высотах свечения ночного неба планет земной группы
Кириллов А.С.
Полярный геофизический институт
г. Апатиты Мурманской области
Кириллов А.С. Расчет констант гашения синглетного кислорода молекулами кислорода, азота, моноокиси углерода и углекислого газа (стендовый доклад)
• Кириллов А.С. Расчет констант скоростей взаимодействия синглетного и триплетного колебательно-возбужденного молекулярного кислорода. //Квантовая Электроника, 2012, т.42, с.653-658.
• Kirillov A.S. The calculations of quenching rate coefficients of O2(b1g
+,v) in collisions with O2, N2, CO, CO2 molecules. // Chem. Phys., 2013, v.410, p.103-108.
O2(b1g+,v=1-3) + O2(X3g
,v=0) O2(X3g
,v''=1-3) + O2(b1g+,v'=0)
Bloemink et al., 1998, J. Chem. Phys., v.109, p.4237.
Hwang et al., 1999, J. Chem. Phys., v.110, p.18.
Kalogerakis et al., 2002, J. Chem. Phys., v.116, p.4877.
O2(b1g+,v=1) T = 298, 260, 220, 125 K
O2(b1g+,v=2) T = 298, 293, 220, 110 K
O2(b1g+,v=3) T = 293, 235, 140 K
Приближение Розена-Зинера (Kirillov A.S. Application of Landau-
Zener and Rosen-Zener approximations to calculate rates of electron energy
transfer processes. // Adv. Space Res., 2004, v.33, p.993-997)
iiB
o qqTk
E
T
ETkivk ,0,02300/
||exp
300)(
Зависимость y1 от x1
300/100_;
2exp
300),(log 1
,0,01 T
Ex
TkE
TqqTvk
yBii
0 2 4 6 8-13
-12
-11
-10
x 1
y 1
Зависимость y2 от x2
)300/(100_;
300),(log 2
,0,02 T
Ex
TqqTvk
yii
0 2 4 6 8 10 12-14
-13
-12
-11
-10
x 2
y 2
Константы гашения T=110-298 K O2(b1g
+,v=1-3) + O2
Результаты расчета – сплошные линии
Bloemink et al., 1998, J. Chem. Phys., 109, p.4237 - квадраты
Hwang et al., 1999, J. Chem. Phys., 110, p.18 - кружки
Kalogerakis et al., 2002, J. Chem. Phys., 116, p.4877 - крестики
100 150 200 250 300Tem perature (Ê)
10 -10
10 -12
10 -14
10 -16
k, cm 3s -1
v=1
v=2
v=3
Chemical Physics (Graphical Abstract)
Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer
Kirillov A.S.
Calculated vibrational populations of Herzberg states of O2 in the nightglow of terrestrial planets.
Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, rejected, JQSRT-D-12-00480
Полосы Герцберга I (A3u+,vX3g
,v’) и Чемберлена (A’3u,va1g,v’) в свечении ночного неба Земли (Broadfoot & Bellaire, JGR, 1999, v.104, p.17127)
Полосы Герцберга II (c1u,v=0X3g
,v’=5-12) в свечении ночного неба Венеры (Краснопольский и др., Космические Иссл., 1976, т.14, с.789)
Lawrence G.M., Barth C.A., Argabright V. Excitation of the Venus night airglow. // Science, 1977, v.195, p.573574.
Slanger T.G. Generation of O2(c1u, C3u, A3u
+) from oxygen atom recombination. // J. Chem. Phys., 1978, v.69, p.47794791.
Slanger T.G., Black G. The O2(C3ua1g) bands in the nightglow spectrum of Venus. // Geophys. Res. Lett., 1978, v.5, p.947948.
Приближение Розена-Зинера
O2(A3u+,v)+CO2(0,0,0) O2(X3g
, A'3u;v')+CO2(v1,v2,v3)
1 = 0.17
2 = (0.17)2 ~ 0.029
3 = (0.17)3 ~ 0.0049
= 0.06 (N2)
',2300/
||exp
300)( vv
Bo q
Tk
E
T
ETkvk
Константы гашения O2(A3u
+,v=0-10)+CO2
Результаты расчета - сплошная линия
E-процесс - штрих-пунктиры
EV-процесс - штрихиKnutsen et al., 1994, J. Chem.
Phys., 101, p.7415 - крестики
0 2 4 6 8 10V ibrational leve ls
A 3u
C O 2
k, cm 3s -1
10 -10
10 -12
10 -14
10 -16
E-process EV-process
Константы гашения O2(A3u
+,v=0-10)+N2
0 2 4 6 8 10V ibrational levels
A 3u
N 2
k, cm 3s -110 -10
10 -12
10 -14
10 -16
Результаты расчета - сплошная линия
EV-процесс - штрихиKnutsen et al., 1994, J. Chem.
Phys., 101, p.7415 - крестики
Константы гашения O2(A3u
+,v=0-10)+O2
Результаты расчета - сплошная линия
EV-процесс - штрихиKnutsen et al., 1994, J. Chem.
Phys., 101, p.7415 – крестики
Copeland, 1994, J. Chem. Phys., 100, p.744 – кружок
0 2 4 6 8 10V ibrational levels
10 -10
10 -12
10 -14
10 -16
k, cm 3s -1
A 3u
O 2
Константы гашенияO2(c1u
,v=0-16)+CO2
Результаты расчета – сплошная линия
E-процесс - штрих-пунктиры
EV-процесс - штрихи
0 2 4 6 8 10 12 14 16V ibrational levels
c1u
C O 2
k, cm 3s -110 -10
10 -12
10 -14
10 -16
EV-process
E-process
Система уравнений для расчета [O2(A3u
+,v)] и [O2(c1u-,v)]
Av
v vAXY
AYvv
AXvv
v
Av
AAvv
Av NCOkANCOkQ
' ';',
2'''
''2
'' ][][
cvO
v vbaXY
cYvv
vbaY
cYvv
cXvv
v
Av
cAvv
v
Av
cAvv
cv
NOkOkCOkA
NOkNCOkQ
][][][
][][
' ';,,2'
*
';,2''
'
''2
''
*
'
''2
''
О + О + М О2* + M
О2* = O2(c1u
, A'3u, A3u+)
0 2 4 6 8 10 12 14 16V ibrational leve ls
Qu
an
tum
yie
lds
10 -3
10 -5
10 -7
10 -1
c1
A '3
A 3
Рассчитанные колебательные населенности состояний Герцберга (c1u
, A’3u, A3u)
на высоте 100 км в атмосфере Венеры
0 2 4 6 8 10 12 14 16V ibrational levels
Re
lativ
e p
op
ula
tion
s
10 -1
10 -3
10 1
10 3
c1
A '3
A 3
Константы гашения O2(A'3u,v=0-11)+CO2
Результаты расчета для разрешенных по спину процессов – сплошная линия
Запрещенные по спину процессы
O2(A’3u,v) + CO2(0,0,0) O2(c1u
,v’=v) + CO2(1,0,0)0.1 - штрих-пунктиры0.01 - штрихи0 2 4 6 8 10 12
V ibrational leve ls
10 -10
10 -12
10 -14
10 -16
k, cm 3s -1
A '3u
C O 2
spin-forb idden
Рассчитанные колебательные населенности состояний Герцберга (c1u
, A’3u, A3u)
на высоте 95 км в атмосфере Земли и на высоте 100 км в атмосфере Венеры
0 2 4 6 8 10 12 14 16V ibrational levels
Rel
ativ
e p
opul
atio
ns 10 0
10 -1
10 -2
Earth
c 1
A 3
A '3
0 2 4 6 8 10 12 14 16V ibrational levels
Re
lativ
e p
op
ula
tion
s
10 -2
10 0
10 2Venus
c1
A 3
A'3
Коэффициенты гашения состояний Герцберга молекулярного кислорода O2(c1u
,v=016), O2(A'3u,v=011), O2(A3u+,v=010) при
столкновениях с невозбужденными молекулами CO2, CO, N2, O2 рассчитаны согласно аналитическим выражениям, полученным на основании приближения Розена-Зинера.
При моделировании колебательных населенностей состояний Герцберга в свечении неба верхних атмосфер Венеры и Марса, где доминирует углекислый газ, показано, что учет запрещенного по спину EV взаимодействия O2(A'3u,v) с CO2 молекулами может привести к лучшему согласию со спектральными наблюдениями с летательных аппаратов Венера-9 и Венера-10 и данными лабораторных экспериментов.
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ !