Исследование роли метастабильного молекулярного азота в химическом и излучательном балансе верхних и средних атмосфер Земли и Титана

Молекулярный азот N2 является главным молекулярным газом в атмосферах Земли, Титана (спутник Сатурна), Тритона (спутник Нептуна) и Плутона. Атмосферы Земли и Титана подвергаются воздействию потоков высокоэнергичных электронов, а также космических лучей. Взаимодействие высокоэнергичных электронов и космических лучей с газами атмосферы Земли (основные атмосферные газы N2 , О2 и О) и атмосферы Титана (газы N2 и СН4) приводит к образованию потоков вторичных электронов на высотах верхних и средних атмосфер этих планет во время процессов ионизации молекул. В настоящем исследовании рассмотрена электронная кинетика триплетных состояний A3Σu+, B3Πg, W3Δu, B'3Σu–, C3Πu N2 в верхних и средних атмосферах Земли и Титана. Вторичные электроны, сталкиваясь с молекулами азота, приводят к возбуждению всех триплетных состояний. В дальнейшем при излучательных переходах и при молекулярных столкновениях энергия возбуждения аккумулируется на нижнем электронно-возбужденном состоянии A3Σu+. Обсуждается роль метастабильного молекулярного азота N2(A3Σu+) в образовании электронно-возбужденного атомарного кислорода в полярной ионосфере Земли. Показано, что неупругое взаимодействие метастабильного молекулярного азота с молекулами кислорода важно в образовании синглетного кислорода на высотах свечения спрайтов в средней атмосфере Земли. Исследовано взаимодействие электронно-возбужденных молекул N2 с молекулами углеводородов в средней атмосфере Титана. Впервые показано, что вклад реакций метастабильного молекулярного азота с молекулами углеводородов в образовании радикалов значительно превосходит вклад процессов взаимодействия углеводородов с заряженными частицами.