Семнадцатая Всероссийская Открытая конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА (Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов)»
XVII.P.325
Исследование роли межмолекулярных процессов переноса энергии в электронной кинетике составляющих верхних атмосфер планет Солнечной системы
Кириллов А.С. (1)
(1) Полярный геофизический институт КНЦ РАН, Апатиты, Россия
При взаимодействии высокоэнергичных электронов с газами верхних атмосфер планет Солнечной системы, где основной составляющей является молекулярный азот, значительная доля энергии высокоэнергичных частиц тратится на возбуждение различных электронно-возбужденных состояний N2. В настоящей работе рассмотрены процессы переноса энергии с метастабильного молекулярного азота N2(A3Σu+) на кислородные составляющие (О2 и О) в атмосфере Земли (смесь газов N2-O2-O) и на молекулы угарного газа СО в атмосферах Титана, Тритона, Плутона (смесь газов N2-CH4-CO). При расчете колебательных населенностей электронно-возбужденных состояний молекулярного азота учитываются как спонтанные излучательные переходы [Gilmore et al., 1992], так внутримолекулярные и межмолекулярные процессы переноса энергии возбуждения при неупругих молекулярных столкновениях [Кириллов и Аладьев, 1998; Kirillov, 2010, 2011, 2016]. В данной работе обсуждаются процессы, при которых метастабильный молекулярный азот N2(A3Σu+) влияет на кинетику электронно-возбужденных атомарного и молекулярного кислорода в авроральной ионосфере Земли. Показано, что в авроральной ионосфере Земли при взаимодействии N2(A3Σu+) с атомарным кислородом О(3Р) эффективно протекает процесс переноса электронного возбуждения с образованием возбужденного атома О(1S) и свечением зелёной линии. Также показано, что на высотах высокоширотной нижней термосферы и мезосферы необходимо учитывать вклад межмолекулярного процесса обмена энергией с молекулярным кислородом О2 в возбуждение высоких колебательных уровней синглетных состояний a1Δg, b1Σg+. Кроме того, численно показано, что вклад N2(A3Σu+) в образование электронно-возбужденного угарного газа CO(a3Π) значительно возрастает с ростом плотности в атмосферах Титана, Тритона, Плутона и становится доминирующим для нижних колебательных уровней CO(a3Π). Данный процесс вызывает рост интенсивности свечения полос Камерона в верхних атмосферах указанных планет.
Ключевые слова: электронно-возбужденные состояния, молекулярный азот, неупругие столкновения, верхние атмосферы планет
Литература:
- Кириллов А.С., Аладьев Г.А. Роль реакции N2(A3Σu+,v)+O в свечении зеленой линии и колебательной кинетике молекулярного азота в высокоширотной верхней атмосфере. // Космические исследования, т.36(5), с.451-457, 1998.
- 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, v.21(5), p.1005–1107, 1992.
- Kirillov A.S. Electronic kinetics of molecular nitrogen and molecular oxygen in high-latitude lower thermosphere and mesosphere. // Ann. Geophys., v.28(1), p.181–192, 2010.
- Kirillov A.S. Excitation and quenching of ultraviolet nitrogen bands in the mixture of N2 and O2 molecules. // J. Quan. Spec. Rad. Tran., v.112(13), p.2164–2174, 2011.
- Kirillov A.S. Intermolecular electron energy transfer processes in the collisions of N2(A3Σu+,v = 0–10) with CO and N2 molecules. // Chem. Phys. Lett., v.643, p.131–136, 2016.
Дистанционное зондирование планет Солнечной системы
368