КИНЕТИКА ЭЛЕКТРОННО-ВОЗБУЖДЕННЫХ СОСТОЯНИЙ N 2 И СО В АТМОСФЕРАХ ПЛАНЕТ ЗЕМНОЙ ГРУППЫ Кириллов А. С. Полярный геофизический институт г. Апатиты Мурманской области
Расчет констант гашения состояний молекулы кислорода при столкновении с СО 2, СО, N 2, О 2 [Kirillov, 2013, Chemical Physics, v. 410, p. 103 -108] Учитываются электронноколебательные процессы переноса энергии EV-processes O 2(b 1 g+, v) + CO 2(0, 0, 0) O 2(a 1 g, v") + CO 2(0, 0, 1) O 2(A'3 u, v) + O 2(X 3 g , v=0) O 2(c 1 u , v') + O 2(X 3 g , v=1)
Рассчитанные населенности b 1 g+ состояния при Т = 300 и 200 К сравниваются со спектральными данными с телескопа Keck-I [Slanger et al. , 2000] [Кириллов, 2012, Геом. Аэрон. , т. 52, с. 406 -412] Кинетика состояния b 1 g+ O 2(b 1 g+, v) + O 2(X 3 g–) 1. O 2(X 3 g–, v"~v)+O 2(b 1 g+, v‘=0) 2. O 2(X 3 g–, v"~v)+O 2(a 1 g, v‘=0)
Кинетика О 2 на высотах ночного свечения неба планет [Kirillov, 2014 a, Chemical Physics Letters, v. 592, p. 103 -108] [Kirillov, 2014 b, Chemical Physics Letters, v. 603, p. 89 -94] Полосы Герцберга I (A 3 u+, v X 3 g , v’) и Чемберлена (A’ 3 u, v a 1 g, v’) в свечении ночного неба Земли Полосы Герцберга II (c 1 u , v=0 X 3 g , v’=5 -12) в свечении ночного неба Венеры (ЛА Венера-9 и Венера-10)
Схема колебательных уровней триплетных состояний молекул азота и моноокиси углерода
Eastes R. W. , Sharp W. E. Rocket-borne spectroscopic measurements in the ultraviolet aurora: The Lyman-Birge-Hopfield bands. // JGR, 1987, v. 92, p. 10095 -10100. Meier R. R. Ultraviolet spectroscopy and remote sensing of the upper atmosphere. // Space Sci. Rev. , 1991, v. 58, p. 1 -185.
Bertaux J. -L. , Leblanc F. , Witasse O. , Quemerais E. , Lilensten J. , Stern S. A. , Sandel B. , Korablev O. I. Discovery of an aurora on Mars. // Nature, 2005, v. 435, p. 790 -794.
Расчет коэффициентов скоростей гашения электронно-возбужденных триплетных состояний молекулярного азота в столкновениях N 2 и N 2 О 2 N 2 * Ottinger et al. , 1992 -1995, JCP 14 переходов A 3 u+, v B 3 g, v' 7 переходов W 3 u, v B 3 g, v' N 2(A 3 u+, v) + N 2(X 1 g+) N 2(B 3 g, v') + N 2(X 1 g+) k = k. ЛЗ qv'v k = k. РЗ qv'v N 2(A 3 u+, v) + N 2(X 1 g+, v=0) N 2(X 1 g+, v'') + N 2(B 3 g, v') k = k. ЛЗ qv''v q 0 v' k = k. РЗ qv''v q 0 v'
Сравнение результатов расчета с экспериментальными данными для N 2(A 3 u+, v)+N 2, O 2; N 2(B 3 g, v)+N 2, O 2 Межмолекулярные процессы N 2(A 3 u+, v)+N 2(X 1 g+) N 2(X 1 g+, v"≥ 0)+N 2(A 3 u+, v'<v) Внутримолекулярные N 2(A 3 u+, v)+N 2(X 1 g+) N 2(B 3 g, v')+N 2(X 1 g+) Межмолекулярные процессы N 2(A 3 u+, v)+O 2(X 3 g–) N 2(X 1 g+, v"≥ 0)+O 2(Y, v') или O+O Внутримолекулярные N 2(A 3 u+, v)+O 2(X 3 g–) N 2(B 3 g, v')+O 2(X 3 g–)
Сравнение результатов расчета с экспериментальными данными для CO(a 3 )+СO, N 2, CO 2 EV- процессы CO(a 3 , v)+CO(X 1 +, v=0) CO(X 1 +, v“>>0)+CO(X 1 +, v‘=1, 2, 3) CO(a 3 , v)+N 2(X 1 g+, v=0) CO(X 1 +, v“>>0)+N 2(X 1 g+, v‘=1, 2, 3) CO(a 3 , v)+CO 2(0, 0, 0) CO(X 1 +, v“>>0)+CO 2(v 1, v 2, v 3) Межмолекулярные процессы CO(a 3 , v)+CO(X 1 +, v=0) CO(X 1 +, v“)+CO(a 3 , v‘) CO(a 3 , v)+N 2(X 1 g+, v=0) CO(X 1 +, v“)+N 2(A 3 u+, v‘)
Рассчитанные относительные колебательные населенности A 3 u+ состояния N 2 на высоте 50 км в атмосфере Земли и Марса
Рассчитанные относительные колебательные населенности A 3 u+ состояния О 2 на высоте 50 км в атмосфере Земли
Рассчитанные относительные колебательные населенности a 3 состояния CО на высотах >100 км и 50 км в атмосфере Марса
Kalogerakis K. S. , Romanescu C. , Ahmed M. , Wilson K. R. , Slanger T. G. CO prompt emission as a CO 2 marker in comets and planetary atmospheres // Icarus, 2012, v. 220, p. 205 -210.
Вклады различных процессов на высотах 100 и 80 км: N 2(A 3 u+) + N 2, О 2 (темные квадраты и кружки), N 2(A 3 u+) N 2(X 1 g+) + hv (VK), N 2(a 1 g) N 2(X 1 g+) + hv (LBH), авроральные электроны (крестики) [Kirillov, 2012, J. Atmos. Solar-Terr. Phys. , v. 81 -82, p. 9 -19]
De La Haye V. , Waite J. H. , Cravens T. E. , Bougher S. W. , Robertson I. P. , Bell J. M. Heating Titan’s upper atmosphere. J. Geophys. Res. , 2008, v. 113, A 11314.
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ 1. Расчет констант гашения для триплетных (и синглетных) состояний СО и N 2. 2. Построение модели электронной кинетики СО* и N 2* в смеси газов N 2, СО 2, О 2 и др. 3. Расчет вклада энергии электронного и колебательного возбуждения молекул в нагрев при EV, VT и т. п. процессах.
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ !
Скачать презентацию КИНЕТИКА ЭЛЕКТРОННО-ВОЗБУЖДЕННЫХ СОСТОЯНИЙ N 2 И СО В
51a6e8de7edac17ef5f1944e61ac03d7.ppt