Восемнадцатая Всероссийская Открытая конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА (Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов)»
XVIII.D.316
Исследование влияния триплетного молекулярного азота на синглетный молекулярный кислород в атмосфере Земли во время спрайтов
Кириллов А.С. (1)
(1) Полярный геофизический институт КНЦ РАН, Апатиты, Россия
Спрайты представляют собой крупные светящиеся разряды в диапазоне высот атмосферы Земли от 40 до 90 км после интенсивных разрядов молний между грозовыми облаками и землей (Sentman et al., 1995; Pasko, 2007; Pasko et al., 2012). Большинство исследований спектров спрайтов и электронной кинетики молекул в средней атмосфере Земли (Morrill et al., 1998; Gordillo-Vazquez, 2010; Gordillo-Vazquez et al., 2012) ограничивались моделированием электронной кинетики триплетных состояний N2 на высотах свечения спрайтов. Кроме того, электронная кинетика триплетов и ее роль в химическом и тепловом балансе атмосферы были тщательно изучены в лабораторных условиях стримерного разряда.
Основная цель данной работы - исследование влияния электронно-возбужденных триплетных состояний молекул N2 на образование синглетных состояний O2 в средней атмосфере во время спрайтов с учетом процессов столкновения на этих высотах. Численно показаны влияние неупругих столкновений молекул на колебательные населенности молекул O2(a1Δg) и O2(b1Σg+) при атмосферных разрядах и зависимость вкладов триплетного молекулярного азота в образование синглетного кислорода от плотности атмосферы. Относительный вклад молекулярных столкновений более выражен на высоте 70 км и уменьшается с увеличением плотности атмосферы. Кроме того, впервые показано, что существует значительное влияние O2(b1Σg+) на населенности O2(a1Δg,v=0 и 2). Рассчитанный вклад O2(b1Σg+) увеличивается с ростом высоты. Возбуждение рассмотренных состояний O2(a1Δg,v=0) и O2(a1Δg,v=2) молекулами O2(b1Σg+) связано с межмолекулярным переносом энергии электронов (Kirillov, 2012) и электронно-колебательным процессом (Kirillov, 2013), соответственно.
Ключевые слова: средняя атмосфера земли, спрайты, синглетные состояния О2, триплетные состояния N2
Литература:
- Gordillo-Vazquez F.J. Vibrational kinetics of air plasmas induced by sprites. // J. Geophys. Res.: Space Phys., 2010, v.115, A00E25.
- Gordillo-Vazquez F.J., Luque A., Simek M. Near infrared and ultraviolet spectra of TLEs. // J. Geophys. Res.: Space Phys., 2012, v.117, A05329.
- Kirillov A.S. Calculation of rate coefficients for the interaction of singlet and triplet vibrationally excited oxygen. // Quantum Electronics, 2012, v.42, p.653-658.
- Kirillov A.S. The calculations of quenching rate coefficients of O2(b1Σg+,v) in collisions with O2, N2, CO, CO2 molecules. // Chem. Phys., 2013, v.410, p.103-108.
- Morrill J.S., Bucsela E.J., Pasko V.P. et al. Time resolved N2 triplet state vibrational populations and emissions associated with red sprites. // J. Atm. Sol. Terr. Phys., 1998, v.60, p.811-829.
- Pasko V.P. Red sprite discharges in the atmosphere at high altitude: the molecular physics and the similarity with laboratory discharges. // Plasma Source Sci. Technol., 2007, v.16, S13-S29.
- Pasko V.P., Yair Y., Kuo C.-L. Lightning related transient luminous events at high altitude in the Earth’s atmosphere: Phenomenology, mechanisms and effects. // Space Sci. Rev., 2012, v.168, p.475-516.
- Sentman D.D., Wescott E.M., Osborne D.L., Hampton D.L., Heavner M.J. Preliminary results from the Sprites94 Aircraft Campaign: 1. Red sprites. // Geophys. Res. Lett., 1995, v.22, p.1205-1208.
Дистанционные методы исследования атмосферных и климатических процессов
158