Исследование кинетики триплетных и синглетных состояний молекулярного азота в атмосфере Земли во время высыпания высокоэнергичных электронов

Неупругое взаимодействие высыпающихся в атмосферу высокоэнергичных частиц с верхней и средней атмосферой Земли приводит к процессам ионизации, диссоциации, возбуждению различных электронно-возбужденных триплетных и синглетных состояний атмосферных молекулярных составляющих. Молекулярный азот является основной составляющей атмосферы Земли, поэтому значительная часть энергии высыпающихся в атмосферу частиц расходуется при столкновениях с молекулами азота. Проведен расчет колебательных населенностей электронно-возбужденных триплетных и синглетных состояний молекулярного азота в случае высыпания в атмосферу высокоэнергичных электронов с энергиями от 10 кэВ до 10 МэВ. При расчетах скоростей возбуждения электронно-возбужденных состояний молекулярного азота во время высыпания высокоэнергичных электронов использован метод деградационных спектров электронов в смеси газов N2 и О2 [Коновалов и Сон, 1987; Коновалов, 1993]. Профили скоростей ионообразования в атмосфере во время высыпания высокоэнергичных электронов с единичным потоком и энергиями 4 кэВ – 10 МэВ использовались согласно результатам работ [Turunen et al., 2009; Artamonov et al., 2017]. При расчете колебательных населенностей электронно-возбужденных триплетных и синглетных состояний молекулярного азота были учтены спонтанные излучательные переходы [Gilmore et al., 1992], внутримолекулярные и межмолекулярные процессы переноса энергии возбуждения при неупругих молекулярных столкновениях [Kirillov, 2010, 2011, 2016, 2019]. Расчеты показали, что с ростом энергии вторгающихся в атмосферу электронов и уменьшением высоты энерговыделения частиц возрастает вклад процессов гашения различных состояний азота при молекулярных столкновениях. Это приводит к изменению соотношения интегральных интенсивностей различных систем полос с ростом энергии высыпающихся в атмосферу электронов, что служит причиной перераспределения интенсивностей свечения молекулярного азота в различных диапазонах спектра с понижением высоты в атмосфере Земли.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 18-77-10018) «Потоки высокоэнергичных заряженных частиц в околоземном космическом пространстве, и их воздействие на атмосферу Арктики».