Автореферат (1145361), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Это означает, что углекислый газ индуцируетдополнительное континуальное поглощение водяным паром в 20 раз эффективнее азота. При31волновомчисле2860см-1CH 2O H 2O : CH 2OCO2 : CH2O N2 = 122:15:1.этосоотношениеоказываетсяпохожим:113Transmittanse0.7520.5Θ = 325.3 K, L = 10017 cmP h2o = 52.4 torr (0.069 atm)0.25Pco2 = 2.04 atm02450250025502600Wavenumber, cm265027002750-1Рис. 23. Фрагменты спектров в крыле полосы ν3.
1 – Н2О, 2 – Н2О+СО2, 3 – СО2.Как уже отмечалось, высокочастотное крыло полосы ν3 углекислого газа былопредметом многочисленных экспериментальных исследований как в чистом СО2, так и всмесях с различными буферными газами. На Рис. 24 полученные в рамках настоящей работыэкспериментальные данные для смеси СО2+Н2О и СО2+Не сопоставлены с бинарнымикоэффициентами поглощения в чистом СО2 и некоторых других смесях. Как следует изрисунка, бинарные коэффициенты поглощения для смеси углекислого газа с водяным паромприблизительно на порядок величины превосходят значения этих величин для чистого СО2.А результаты для смеси углекислого газа с гелием, полученные автором наэкспериментальной установке в Санкт-Петербургском университете оказываются слабеебинарных коэффициентов поглощения в смеси СО2+Н2О почти на два порядка величины.1 - СO2+H2O, Baranov, 20111.E-022 - P u re C O 2 , L e D o u c e n e t a l.
, 1 9 8 53 - C O 2 + N 2 ( O 2 ) , C o u s in e t a l. , 1 9 8 5-1Cs, Csf, cm amagat-24 - C O 2 + H 2 , S a tta ro v a n d T o n k o v , 1 9 8 25 - C O 2 + A r, S a tta ro v a n d T o n k o v , 1 9 8 21.E-036 - C O 2 + H e , B a ra n o v a n d T o n k o v , 1 9 8 01.E-04131.E-0561.E-062350240024502500-1Wavenumber, cm4525502260032Рис. 24. Бинарные коэффициенты поглощения в чистом СО2 (2) и в смесях СО2+Н2О(1), СО2+N2(O2) (3), СО2+Н2 (4), СО2+Ar (5), СО2+He (6).
Результаты (2 – 6) получены прикомнатной температуре. Данные (1) являются результатом усреднения измерений притемпературах 295, 311, 325 и 339 К. Вертикальная линия показывает положение канта.Представленныеэкспериментальныефактыуказываютнаодинаковую«индукционную» природу как континуального поглощения в области окна относительнойпрозрачности спектра Н2О 10 µm, так и поглощения в далеком крыле полосы ν3 СО2. Взаключительном разделе Главы 7 кратко освещается состояние продолжающейся влитературе дискуссии о происхождении слабой волновой модуляции в индуцированныхполосах азота и кислорода (см. Рис. 1).Заключение.Полученные в настоящей работе экспериментальные результаты в значительной меревосполняют пробелы в колличественном знании континуального и индуцированногопоглощения основными атмосферными газами в среднем ИК-диапазоне длин волн.
Этирезультаты имеют важную научную и практическую значимость в физике атмосферы и, вчастности, в моделировании происходящих в ней радиационных процессов. Они такжесущественно расширяют экспериментальную базу для более глубокого теоретическогоисследования таких проблем, как роль «метастабильных» димеров в формированииконтинуума водяного пара, а также их роль в формировании спектров углекислого газа вобласти запрещенных переходов (ν1, 2ν2) и спектров смеси СО2+О2 в областифундаментальной полосы кислорода. И, наконец, эти данные в совокупности с результатамиэкспериментального исследования спектров окиси и двуокиси углерода важны для изученияи выявления роли не связанного с линиями, столкновительно-индуцированного поглощенияв разрешенных колебательно-вращательных полосах инфракрасных молекулярных спектров.Результаты проведенных измерений указывают на необходимость совершенствованиямодели MT_CKD_2.5, существенно расходящейся с экспериментом, особенно длясмешанного (Н2О+N2) континуума в области 4 µm.
Рассмотренная в диссертацииальтернативная интерпретация континуума, как аналога спектров поглощения углекислогогаза и азота в дальней ИК-области и в области запрещенных переходов 1←0 N2 и (ν1, 2ν2)СО2 является более последовательной и логичной по сравнению с другими известными влитературе версиями. Эта интерпретация континуума предполагает значимую, но все жесущественно ограниченную роль стабильных димеров воды в его формировании.
Онаоснована не только на сходстве профиля и температурной зависимости коэффициентаконтинуального поглощения с соответствующими характеристиками столкновительноиндуцированных полос поглощения СО2 и N2 (Рис. 21), но и на экспериментальныхрезультатах, представленных в работе Боэр и Годона [50]. Изложенные вышедополнительные экспериментальные факты, такие как значительное влияние углекислогогаза на континуальное поглощение водяным паром в спектральном диапазоне около 8 µm(Рис. 22) и обратное значительное влияние водяного пара на поглощение за кантом полосыν3 углекислого газа (Рис. 23, 24), свидетельствуют в пользу выдвинутой гипотезы опроисхождении континуума. Эти факты также логично встраиваются в концепциюдвойственной природы разрешенных полос поглощения, включающих скрытые,сравнительно слабые и не связанные с дискретными линиями разрешенных переходовстолкновительно-индуцированные«под-полосы».Даннаяконцепцияобъединяетисследование индуцированных спектров, исследование профилей разрешенныхколебательно-вращательных полос и исследование континуума водяного пара в единуюнаучную проблему в рамках молекулярной (атмосферной) спектроскопии.33Список цитированной литературы[1].
Герцберг Г. Строение и спектры двухатомных молекул. –М. :ИЛ., 1949,-404с.[2]. Герцберг Г. Колебательные и вращательные спектры многоатомных молекул. –М. :ИЛ.,1949,-648с.[3]. Rothman L. S., Gordon I. E., Barbe A., Benner D. C., Bernath P. F., Birk M. et al. J. Quant.Spectrosc. Radiat. Transfer. 2009. V. 110. P. 533-572.[4]. Frommhold L. Collision-induced absorption in gases. : Cambridge University Press, 2006.[5]. Hartmann J. M., Boulet C., Robert D. Collisional effects on molecular spectra: laboratoryexperiments and models, consequences for applications.
: Elsevier, 2008. 432 p.[6]. Clough S. A., Kneizys F. X., Davies R. W. Atmos. Res. 1989. V. 23. P. 229-241.[7]. Baranov Yu. I., Lafferty W. J. Phil. Trans. R. Soc. A. 2012. V. 370. P. 2578–2589.[8]. Спектральные проявления межмолекулярных взаимодействий в газах. Ред. Ю. С.Макушкин, СО АН СССР, Институт оптики атмосферы, Наука, Новосибирск, 1982.[9] Тонков М. В., Филиппов Н. Н. Опт. и спектроск. 1979, 50(2), 273, 1981, 54(5), 801, 1983,54(6), 999.[10]. Tonkov M.
V., Filippov N. N., Timofeev Y. M., Polyakov A. V. J. Quant. Spectrosc. Radiat.Transfer. 1996. V. 56. P. 783-795.[11]. Bulanin М. О., Dokuchaev A. B., Tonkov M. V. and Filippov N. N. J. Quant. Spectrosc.Radiat. Transfer. 1984. V. 31 № 6. P. 521-543.[12]. Richard C., Gordon I. E., Rothman L. S., Abel M.
et al. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer.2012. V. 113. № 11. P. 1276-1285.[13]. Тимофеев Ю.М., Тонков М.В. Изв. АН СССР. Сер. ФАО. 1978. Т. 14. № 6. С. 614-617.[14]. Фирсов К. М., Мицель А. А., Науменко О. В., Чеснокова Т.Ю. Оптика атмосферы иокеана. 1998. Т. 11. № 10.
С. 1079-1089.[15]. Петрушин А.Г. Оптика облаков. В справочнике «Облака и облачная атмосфера»под ред. Мазина И.П., Хргиана А.Х. ГМИ, Л., 1989, с. 345-386.[16]. Clough S. A., Shephard M. W., Mlawer E. J., Delamere J. S. et al. J. Quant. Spectrosc. Radiat.Transfer. 2005. V. 91. P. 233-244. (см. также http://www.rtweb.aer.com).[17]. Crawford M. F., Welsh H. L., Locke J. L. Phys. Rev.
1949. V. 75. P. 1607-1621.[18]. Heastie R. and Martin D. H. Can. J. Phys. 1962. V. 40. P. 122-127.[19]. Long C. A., Henderson G., Ewing G. E. Chem. Phys. 1973. V. 2. P. 485-489.[20]. Long C. A. and Ewing G. E. J. Chem. Phys. 1973. V. 58. P. 4824-4834.[21]. Burch D. E. and Gryvnak D. A. // J. Opt. Soc. Am. 1971.
V. 61. P. 499-503.[22]. Адикс Т. Г. Экспериментальное исследование ИК-спектра поглощения СО2применительно к окнам прозрачности атмосферы "Венера": дисс. канд. физ.-мат. наук /Институт физики атмосферы АН СССР. Москва, 1984. 245 с.[23]. Winters B. H., Silverman S. and Benedict W. S. J. Quant. Spectrosc.
Radiat. Transfer. 1964.V. 4. P. 527-537.[24]. Burch D. E., Gryvnak D. A., Patty R. R., Bartky C. E. J. Opt. Soc. Am. 1969. V. 59. № 3. P.267-280.[25]. Elsasser W. M. Phys. Rev. 1938. V. 53. P. 768-768.[26]. Shine K. P., Ptashnik I. V., Radel G. Surv. Geophys. 2012. V. 33. P. 535-555.[27]. White J. U. J. Opt. Soc. Am.
1942. V. 32. P. 285-288.[28]. Burch D. E., Gryvnak D. A., Patty R. R. J. Opt. Soc. Am. 1967. V. 57. P. 885-95.[29]. Hinderling J., Sigrist M. W., Kneubuhl F. K. Infrared Phys. 1987. V. 27. P. 63-120.[30]. Cormier J. G., Hodges J. T., Drummond J. R. J. Chem. Phys. 2005.
V. 122. 114309.[31]. Bignell K. J. Quart. J. R. Met. Soc. 1970. V. 96. P. 390-403.[32]. Burch D. E., Gryvnak D. A. In: Deepak A., Wilkerson T.D., Ruhnke L.H. ed. Atmosphericwater vapor. New York : Academic Press, 1980. P. 47-76.[33]. Burch D. E., Alt R. L. Report AFGL-TR-84-0128. U.S. Air Force Geophysics Laboratory,Hanscom Air Force Base, MA. 1984.34[34]. Dianov-Klokov V. I., Ivanov V. M., Aref’ev V. N., Sizov N. I. J. Quant.
Spectrosc. Radiat.Transfer. 1981. V. 25. P. 83-92.[35]. Aref’ev V. N. Atmos. Ocean. Opt. 1989. V. 2. № 10. P. 878-894.[36] Watkins W. R., White K. O., Bower L. R. and Sojka B. Z. Appl. Opt. 1979. V. 18. № 8. P.1149-1160.[37]. Brown A., Tipping R. H. In: Camy-Peyret C., Vigasin A. A.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
