Кинетика электронно-возбуждённых и колебательно-возбуждённых молекул в возмущённой атмосфере (1097577), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.1. Разработана полуэмпирическая методика расчета константнеупругого молекулярного взаимодействия с участием электронновозбужденныхприближенияхмолекул,основаннаяЛандау-Зинераинаквантово-химическихРозена-Зинера.Даннаяметодикапозволяет рассчитывать коэффициенты скоростей гашения электронноговозбуждениямолекулвнутримолекулярныхприистолкновениях,межмолекулярныхоцениватьпроцессоввкладпереносавозбуждения, оценивать квантовые выходы продуктов взаимодействия.

Наосновании данной методики проведен расчет коэффициентов скоростейнеупругоговзаимодействиясучастиемэлектронно-возбужденныхмолекул азота (четырех триплетных A3u+, B3g, W3u, В'3u и трехсинглетных a'1u, a1g, w1u состояний) и кислорода (двух синглетныхa1g, b1g+ состояний и состояний Герцбергаc1u, A'3u, A3u+).Сравнение рассчитанных коэффициентов с имеющимися в научнойлитературе экспериментальными данными показывает хорошее согласиедля рассмотренных многих состояний.282.Разработанадетальнаямоделькинетикиэлектронно-возбужденного молекулярного кислорода (для состояний Герцберга)верхних атмосфер планет земной группы на высотах свечения ночногонеба.

Расчет колебательных населенностей состояний Герцберга вверхних атмосферах планет показал, что в атмосфере Земли (основныесоставляющие N2 и О2) доминируют триплетные состояния A3u+ и A'3uмолекулы О2, что приводит к свечению полос Герцберга I и Чемберлена, ав атмосфере Венеры (основная составляющая СО2) доминируют состоянияc1u,v=0 и A'3u, v=0, что приводит к свечению избранных полосГерцберга II и Чемберлена. Результаты расчетов хорошо согласуются сэкспериментальными наземными спектральными наблюдениями, а такженаблюдениями спектра свечения атмосферы Венеры, полученного слетательных аппаратов Венера-9 и Венера-10. Данная модель может бытьобобщена на различные случаи смеси газов N2, O2, СО, СO2.3.Представленамоделькинетикиэлектронно-возбужденногомолекулярного синглетного кислорода O2(b1g+,v=120), позволяющаярассчитывать относительные населенности колебательных уровней навысотах 80-110 км атмосферы Земли с учетом гашения электронноговозбуждения при спонтанных излучательных процессах и неупругихстолкновениях с составляющими О2, N2, О.

Впервые показано, чтобимодальное поведение измеренных с помощью телескопа Keck Iинтенсивностей свечения полос Атмосферной системы объясняетсяособенностямигашенияO2(b1g+,v)молекулневозбужденнымимолекулами кислорода.4.Разработанадетальнаямоделькинетикиэлектронно-возбужденных триплетных и синглетных состояний молекулярного азота(четырех триплетных A3u+, B3g, W3u, В'3u и трех синглетных a'1u,a1g, w1u состояний) и молекулярного кислорода (двух синглетных a1g,29b1g+ состояний и состояний Герцбергаc1u, A'3u, A3u+) для высотавроральной ионосферы, где столкновительные времена жизни сравнимыили меньше излучательных.

Данная модель позволила исследоватьособенности свечения молекулярных полос в нижних краях свеченияполярныхсиянийтипа Б.Впервыепоказано, что столкновенияметастабильного молекулярного азота N2(A3u+) с невозбужденноймолекулой кислорода играют доминирующую роль в кинетике состоянийГерцберга О2 на высотах высокоширотной нижней термосферы имезосферы Земли.

Численно показано, что столкновительные процессыприводяткперераспределениювинтенсивностяхполоспервойположительной системы молекулярного азота.5. Проведено исследование особенностей электронной кинетикимолекулярного азота в плазме лабораторного разряда. Рассчитанныекоэффициенты скоростей гашения трех синглетных и четырех триплетныхсостояний молекулярного азота в столкновениях с молекулами N2 и О2используются при исследовании влияния столкновительных процессов нанаселенности колебательных уровней электронно-возбужденных N2(a1g)и N2(A3u+) молекул для условий лабораторного разряда в смеси газов N2 иO2 при различных давлениях. Впервые показано, что распределениенаселенностей семи колебательных уровней v=06 синглетного состоянияa1g в условиях лабораторного разряда при содержании молекулкислорода в смеси от 20% до 5% незначительно изменяется с ростоматмосферного давления.

Аналогичные расчеты в атмосфере чистого азотауказывают на значительный рост относительных населенностей длянижних колебательных уровней v=02 этого состояния с ростом давления.Данный факт указывает на возможность дистанционного зондированиясостава среды (включающей N2) по соотношению интенсивностей полос30Лаймана-Бирджа-Хопфилдамолекулярногоазота,излучаемыхприспонтанных переходах a1g,vX1g+,v'.6. Впервые на основании предложенной методики проведен расчеткоэффициентовскоростейобразованияколебательно-возбужденныхмолекул N2(X1g+,v>0) и О2(X3g,v>0) при столкновении электронновозбужденных (в триплетные и синглетные состояния) молекул N2*, О2* смолекулами-мишенями N2, О2. Использование рассчитанных констант дляанализа колебательной кинетики молекул в авроральной ионосферепозволило выделить наиболее значимые процессы колебательноговозбуждения в молекулярных столкновениях.

Впервые показано, чтовнутримолекулярныйэлектронныйпереходпристолкновенияхN2(A3u+,v=05)+ N2,О2 является главным в колебательном возбуждениивысоких колебательных уровней v'=2530 основного состояния X1g+молекулы азота N2. Кроме того впервые показано, что каскадныепереходы с синглетных состояний a1g, b1g+ и трех состояний Герцбергаc1u, A'3u, A3u+ за счет их излучательного и столкновительного гашениявносят значительный вклад в колебательную кинетику X3g состояниямолекулы O2 на высотах высокоширотной нижней термосферы имезосферы.7. Впервые на основании предложенной методики детальноисследованыособенностинеупругоговзаимодействиясинглетногокислорода О2(a1g,v=020) и О2(b1g+,v=015) с невозбужденной иколебательно-возбужденной молекулой кислорода O2(X3g,v=04). Былопоказано в результате расчетов, что доминирующим каналом гашениясинглетного кислорода при данных неупругих столкновениях являютсямежмолекулярныепроцессыпереносаэлектронноговозбуждения.Рассчитанные константы скоростей, квантовые выходы неупругого31взаимодействия могут быть использованы при исследовании составаактивной среды кислородно-иодного лазера, кинетики синглетногокислорода в смеси с другими газами.Цитируемая литератураАзязов В.Н., Антонов И.О., Пичугин С.Ю., Сафонов В.С., Свистун М.И.,Уфимцев Н.И.

// Квантовая электроника, 2003, т.33, №9, с.811-816.Верещагин К.А., Смирнов В.В., Шахатов В.А. // Журнал технической физики,1997, т.67, №5, с.34-42.Краснопольский В.А., Крысько А.А., Рогачев В.Н., Паршев В.А. // Космическиеисследования, 1976, т.14, №5, с.789-795.Лебедев Ю.А., Мавлюдов Т.Б., Шахатов В.А., Эпштейн И.Л., Карпов М.А. //Физика плазмы, 2010, т.36, №2, с.201-208.Попов Н.А. // Физика плазмы, 1994, т.20, №3, с.335-343.Шахатов В.А. и Гордеев О.А.

// Журнал технической физики, 2005, т.75, №12,с.56-68.Шахатов В.А. и Лебедев Ю.А. // Химия высоких энергий, 2008, т.42, №3, с.207241.Шефов Н.Н., Семенов А.И., Хомич В.Ю. Излучение верхней атмосферы –индикатор ее структуры и динамики. 2006, М.: ГЕОС, 740 с.Amaral G.A., Kalogerakis K.S., Copeland R.A. // EOS Transactions AGU, 2002,v.83, p.S236.Antonov I.O., Azyazov V.N., Ufimtsev N.I. // Journal of Chemical Physics, 2003a,v.119, №20, p.10638-10646.Antonov I.O., Azyazov V.N., Pichugin S.Yu., Ufimtsev N.I. // Chemical PhysicsLetters, 2003b, v.376, №1-2, p.168-173.Bachmann R., Li X., Ottinger Ch., Vilesov A.F.

// Journal of Chemical Physics, 1992,v.96, №7, p.5151-5164.Bachmann R., Li X., Ottinger Ch., Vilesov A.F., Wulfmeier V. // Journal of ChemicalPhysics, 1993, v.98, №11, p.8606-8625.Broadfoot A.L. and Kendall K.R. // Journal of Geophysical Research, 1968, v.73, №1, p.426-428.Bucsela E., Morrill J., Heavner M., Siefring C., Berg S., Hampton D., Moudry D.,Wescott E., Sentman D. // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics,2003, v.65, №5, p.583-590.Cartwright D.C. // Journal of Geophysical Research, 1978, v.83, №А2, p.517-531.Cartwright D.C., Trajmar S., Williams W.

// Annales Geophysicae, 1972, v.28,p.397-401.De Benedictis S. and Dilecce G. // Journal of Chemical Physics, 1997, v.107, №16,p.6219-6229.32Delcroix J.L., Ferreira C.M., Ricard A. Metastable atoms and molecules in ionizedgases, in Principles of laser plasmas, G. Bakefi, Editor, Wiley, New York, 1976,p.159-233.Dilecce G.

and S. De Benedictis, // Plasma Sources Science and Technology, 1999,v.8, №2, p.266–278.Dreyer J.W. and Perner D. // Journal of Chemical Physics, 1973, v.58, №3, p.11951201.Dreyer J.W., Perner D., Roy C.R. // Journal of Chemical Physics, 1974, v.61, №8,p.3164-3169.Eastes R.W. and Dentamaro A.V. // Journal of Geophysical Research, 1996, v.101,№А12, p.26931–26940.Eastes R.W. and Sharp W.E. // Journal of Geophysical Research, 1987, v.92, №А9,p.10095–10100.Hwang E.S., Copeland R.A., Robertson R.M., Slanger T.G.

// EOS TransactionsAGU, 1998, v.79, p.F85.Kamaratos E. // Chemical Physics, 2006, v.323, №2-3, p.271-294.Lawrence G.M., Barth C.A., Argabright V. // Science, 1977, v.195, №4278,p.573574.Meier R.R., Conway R.R., Feldman P.D., Strickland D.J., Gentieu E.P. // Journal ofGeophysical Research, 1982, v.87, №А4, p.2444–2452.Morrill J. and Benesch W. // Journal of Geophysical Research, 1996, v.101, №А1,p.261-274.Morrill J.S., Bucsela E.J., Pasko V.P., Berg S.L., Heavner M.J., Moudry D.R.,Benesch W.M., Wescott E.M., Sentman D.D. // Journal of Atmospheric andSolar-Terrestrial Physics, 1998, v.60, №7-9, p.811-829.Piper L.G., Caledonia G.E., Kennealy J.P. // Journal of Chemical Physics, 1981, v.74,№5, p.2888-2895.Slanger T.G.

Характеристики

Список файлов диссертации