Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 1. С. 171-185
Эмпирическая модель вариаций эмиссий континуума верхней атмосферы
А.И. Семенов
1 , Н.Н. Шефов
1 , И.В. Медведева
2 , В.Ю. Хомич
3 , Ю.А. Железнов
3 1 Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН, Москва, Россия
2 Институт солнечно-земной физики СО РАН, Иркутск, Россия
3 Институт электрофизики и электроэнергетики РАН, Санкт-Петербург, Россия
Одобрена к печати: 01.12.2015
DOI: 10.21046/2070-7401-2016-13-1-171-185
На основе анализа данных наземных, ракетных и спутниковых измерений интенсивности континуума верхней атмосферы в видимой и ближней инфракрасной областях спектра разработана модель, описывающая закономерности спектрального распределения интенсивности эмиссий континуума и их вариации для различных гелиогеофизических условий. Выполнен расчет абсолютной интегральной интенсивности инфракрасных компонент эмиссии континуума с использованием полученных в лабораторных условиях скоростей фотохимических реакций между молекулами окиси азота и невозбужденной и возбужденной молекулами озона. Показано, что высотное распределение интенсивности непрерывного спектра излучения атмосферы в инфракрасной области спектра охватывает диапазон высот средней атмосферы от 10 до 15 км. Сопоставление рассчитанных значений интенсивности континуума с результатами ее спектрофотометрических наземных измерений в ближней инфракрасной области спектра позволило уточнить коэффициент скорости реакции молекул окиси азота с озоном, ответственной за возникновение эмиссии континуума в ИК области спектра. В модели представлены особенности вариаций высотного распределения объемной интенсивности ИК континуума для различных гелиогеофизических условий. Выполненные исследования показали, что основной интервал высот излучающего слоя континуума, обусловленного процессом NO+O, находится на высотах 80−110 км. Излучающий слой континуума, возникновение которого связано с процессами взаимодействия молекул окиси азота с молекулами озона в возбужденном и невозбужденном состояниях, охватывает всю среднюю атмосферу выше тропосферы.
Ключевые слова: эмиссии континуума, инфракрасное и видимое излучение, интенсивность, высотное распределение, вариации излучения, средняя атмосфера
Полный текстСписок литературы:
- Гиндилис Л.М. Абсолютные измерения непрерывного спектра свечения ночного неба // Полярные сияния и свечение ночного неба. 1965. № 11. С. 26–34.
- Гурвич А.С., Воробьев В. В., Савченко С. А., Пахомов А. И., Падалка Г. И., Шефов Н. Н., Семенов А. И. Ночное свечение верхней атмосферы в диапазоне 420–530 нм по измерениям на орбитальной станции «Мир» в 1999 г. // Геомагнетизм и аэрономия. 2002. Т. 42. № 4. С. 541–546.
- Красовский В.И. О механизме свечения ночного неба // Докл. АН СССР. 1951. Т. 77. № 3. С. 395–398.
- Семенов А.И. Интерферометрические измерения температуры верхней атмосферы. I. Применение охлаждаемых электронно-оптических преобразователей // Полярные сияния и свечение ночного неба. 1975. № 23. С. 64–65.
- Страйжис В. Многоцветная фотометрия звезд. Вильнюс: Мокслас, 1977. 312 с.
- Таранова О.Г. Непрерывный спектр в излучении ночного неба и полярных сияний // Спектральные, электрофотометрические и радиолокационные исследования полярных сияний и свечения ночного неба. 1962. № 8. С. 21–23.
- Фишкова Л.М. Ночное излучение среднеширотной верхней атмосферы Земли. Ред. Н. Н. Шефов. Тбилиси: Мецниереба, 1983. 272 с.
- Чуваев К.К. О свечении земной атмосферы в непрерывном спектре // Докл. АН СССР. 1952. Т. 87. № 4. С. 551–554.
- Шефов Н.Н. Непрерывный спектр в свечении ночного неба // Спектральные, электрофотометрические и радиолокационные исследования полярных сияний и свечения ночного неба. 1961. № 5. С. 39–41.
- Шефов Н.Н., Семенов А. И., Хомич В. Ю. Излучение верхней атмосферы – индикатор ее структуры и динамики. М.: ГЕОС, 2006. 741 с.
- Clough P.N., Thrush B.A. Mechanism of chemiluminescent reaction between nitric oxide and ozone // Trans. Faraday Soc. 1967. Vol. 63. No. 4. P. 915–925.
- Dandekar B.S. Measurements of the airglow continuum with a birefringent filter photometer // Appl. Opt. 1966. Vol. 5. No. 5. P. 835–838.
- Davis T. N., Smith L. L. Latitudinal and seasonal variations in the night airglow // J. Geophys. Res. 1965. Vol. 70. No. 5. P. 1127–1138.
- Gadsden M., Marovich E. The nightglow continuum // J. Atmos. Terr. Phys. 1973. Vol. 35. No. 9. P. 1601–1614.
- Golde M.F., Roche A.E., Kaufman F. Absolute rate constant for the O + NO chemiluminescence in the near infrared // J. Chem. Phys. 1973. Vol. 59. No. 8. P. 3953–3959.
- Greer R.G.H., Murtagh D.P., McDade I.C., Dickinson P.H.G., Thomas L., Jenkins D.B., Stegman J., Llewellyn E.J.,Witt G., Mackinnon D.J., Williams E.R.. ETON 1: A data base pertinent to the study of energy transfer in the oxygen nightglow // Planet. Space Sci. 1986. Vol. 34. No. 9. P. 771–788.
- Kenner R.D., Ogryzlo E.A. Orange chemiluminescence from NO2 // J. Chem. Phys. 1984. Vol. 80. No. 1. P. 1–6.
- McDade I. C., Llewellyn E.J., Greer R.G.H., Murtagh D.P. ETON 3.: altitude profiles of the night glow continuum at green and near infrared wavelengths // Planet. Space Sci. 1986. Vol. 34. No. 9. P. 801–810.
- Noxon J.P. The near infrared nightglow continuum // Planet. Space Sci. 1978. Vol. 26. No. 3. P. 191–192.
- Robley R., Vilkki E. Le continuum dans la lumière du ciel nocturne // Ann. Géophys. 1970. Vol. 2. No. 1. P. 195–199.
- Semenov A.I., Shefov N.N., Medvedeva I.V. Orographic Disturbances in the Upper Atmosphere // J. Atm. Solar-Terr. Phys. 2012. V. 90–91. P. 124–133.
- Sobolev V.G. Continuum in night airglow between 8000 – 11000 A // Planet. Space Sci. 1978. Vol. 26. No. 7. P. 703–704.
- Sparrow J.G., Ney E.P., Burnett G.B., Stoddart J.W. Airglow observations from OSO-B2 satellite // J. Geophys. Res. 1968. Vol. 73. No. 3. P. 857–866.
- Sternberg J.R., Ingham M.P. Observations of the airglow continuum // Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 1972. Vol. 159. No. 1. P. 1–20.
- Wraight P.C. Theory of the nightglow continuum // Planet. Space Sci. 1986. Vol. 34. No. 12. P. 1373.