Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 6. С. 359-371
Исследование собственного ночного свечения атмосфер Земли и Марса в различных полосах молекулярного кислорода методом дистанционного зондирования из космоса
О.В. Антоненко
1 , А.С. Кириллов
1 1 Полярный геофизический институт, Апатиты, Мурманская обл., Россия
Одобрена к печати: 18.11.2024
DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-6-359-371
Представлены результаты теоретических расчётов свечения возбуждённого молекулярного кислорода (O2) в ночном небе атмосферы Земли и Марса. Представлены профили концентрации атомарного кислорода (O) на средних широтах Земли (55,7° с. ш.), в области экватора и на северных тропиках (23,5° с. ш.). Профили температуры, используемые в расчётах, получены из многолетних (1960–2000) измерений на высотах 30–110 км. Для профилей концентрации азота (N2), O2 применялись данные из модели MSIS-90 (англ. Mass Spectrometer – Incoherent Scatter, 1990 г.). Также представлены высотные профили O для атмосферы Марса для широты экватора; для профилей концентрации углекислого газа (CO2) и температуры использовались данные согласно модели GCM (англ. General Circulation Model) французской Лаборатории динамической метеорологии (фр. Laboratoire de Météorologie Dynamique — LMD), называемой LMD-MGCM. Вычислена интенсивность свечения полос Герцберга I, Чемберлена и Атмосферных полос на средних широтах и в экваториальной зоне Земли, а также для экваториальной зоны Марса. Расчёты выполнялись по экспериментальным данным о концентрации атомарного кислорода для указанных широт планет. Обсуждается корреляция результатов этих вычислений с экспериментальными данными по ночному свечению O2 на Земле, полученными с космических шаттлов «Индевор» и «Дискавери». Показано, что наблюдается хорошее согласие теоретических оценок с экспериментальными данными для рассмотренных широт Земли.
Ключевые слова: молекулярный кислород, интенсивность свечения, полосы Герцберга и Чемберлена, атмосферные полосы, средние широты, экваториальная зона, космическая транспортная система, корреляция результатов
Полный текстСписок литературы:
- Кириллов А. С. Расчёт констант скоростей взаимодействия синглетного и триплетного колебательно-возбуждённого молекулярного кислорода // Квантовая электроника. 2012. Т. 42. № 7. С. 653–658.
- Кораблёв О. И. Спектроскопия Марса с космических аппаратов: новые методы, новые результаты // Успехи физ. наук. 2013. Т. 183. № 7. С. 762–769. DOI: 10.3367/UFNr.0183.201307h.0762.
- Краснопольский В. А., Крысько А. А., Рогачев В. Н., Паршев В. А. Спектроскопия свечения ночного неба Венеры на АМС «Венера-9» и «Венера-10» // Косм. исслед. 1976. Т. 14. № 5. С. 789–795.
- Роч Ф., Гордон Дж. Свечение ночного неба. М.: Мир, 1977. 152 с.
- Хвостиков И. А. Свечение ночного неба. М.; Л.: Изд-во Акад. наук СССР, 1937. 165 с.
- Шефов Н. Н., Семенов А. И., Хомич В. Ю. Излучение верхней атмосферы — индикатор её структуры и динамики. М.: ГЕОС, 2006. 741 с.
- Barth C. A., Hord C. W., Pearce J. B. et al. Mariner 6 and 7 ultraviolet spectrometer experiment: Upper atmosphere data // J. Geophysical Research. 1971. V. 76. No. 10. P. 2213–2227. DOI: 10.1029/JA076i010p02213.
- Bertaux J.-L., Leblanc F., Witasse O., Quemerais E., Lilensten J., Stern S. A., Sandel B., Korablev O. Discovery of an aurora on Mars // Nature. 2005. V. 435. P. 790–794.
- Bertaux J.-L., Gondet B., Lefèvre F., Montmessin F. First detection of O2 1.27 μm nightglow emission at Mars with OMEGA/MEX and comparison with general circulation model predictions // J. Geophysical Research: Planets. 2012. V. 117. No. E11. Article E00J04. DOI: 10.1029/2011JE003890.
- Broadfoot A. L., Bellaire P. J., Jr. Bridging the gap between ground-based and space-based observations of the night airglow // J. Geophysical Research. 1999. V. 104. No. A8. P. 17127–17138. DOI: 10.1029/1999ja900135.
- Fedorova A. A., Lefèvre F., Guslyakova S. et al. The O2 nightglow in the Martian atmosphere by SPICAM onboard of Mars-Express // Icarus. 2012. V. 219. No. 2. P. 596–608. DOI: 10.1016/j.icarus.2012.03.031.
- Gagné M.-E., Melo S. M.L., Lefèvre F. et al. Modeled O2 airglow distributions in the Martian atmosphere // J. Geophysical Research: Planets. 2012. V. 117. No. E6. Article E06005. DOI: 10.1029/2011JE003901.
- Gérard J.-C., Soret L., Thomas I. R. et al. Observation of the Mars O2 visible nightglow by the NOMAD spectrometer onboard the Trace Gas Orbiter // Nature Astronomy. 2024. V. 8. P. 77–81. https://doi.org/10.1038/s41550-023-02104-8.
- González-Galindo F., Gérard J.-C., Soret L. et al. Airglow and aurora in the Martian atmosphere: Contributions by the Mars Express and ExoMars TGO missions // Space Science Reviews. 2024. V. 220. Article 42. 32 p. https://doi.org10.1007/s11214-024-01077-y.
- Kirillov A. S. The calculations of quenching rate coefficients of O2(b1Σg+, v) in collisions with O2, N2, CO, CO2 molecules // Chemical Physics. 2013. V. 410. P. 103–108. https://doi.org/10.1016/j.chemphys.2012.11.012.
- Kirillov A. S. The calculation of quenching rate coefficients of O2 Herzberg states in collisions with CO2, CO, N2, O2 molecules // Chemical Physics Letters. 2014. V. 592. P. 103–108. DOI: 10.1016/j.cplett.2013.12.009.
- Migliorini A., Piccioni G., Gerard J. C. et al. The characteristics of the O2 Herzberg II and Chamberlain bands observed with VIRTIS/Venus Express // Icarus. 2013. V. 223. No. 1. P. 609–614. DOI: 10.1016/j.icarus.2012.11.01.
- Sheese P. E., McDade I. C., Gattinger R. L., Llewellyn E. J. Atomic oxygen densities retrieved from optical spectrograph and infrared imaging system observations of O2 A-band airglow emission in the mesosphere and lower thermosphere // J. Geophysical Research: Atmospheres. 2011. V. 116. No. D1. Article D01303. DOI: 10.1029/2010JD014640.