Основным накопителем энергии является атомарный кислород. Поэтому и основная проблема при изучении ночных эмиссий заключается в отыскании канала, по которому энергия возбуждения передается источнику излучения от возбужденного атома О.
Замечание по поводу химии возбужденных компонент. Очень часто возбужденные частицы оказываются в состояниях, переходы с которых на более низкие уровни энергии с излучением фотонов запрещены (так называемые метастабильные состояния). На самом деле такие переходы происходят, но очень медленно. В результате атомы и молекулы в метастабильных состояниях обладают весьма большим временем жизни и поэтому могут эффективно участвовать в различных химических реакциях. Химия возбужденных частиц – довольно молодая наука, но она бурно развивается в последние годы. Одной из причин является та важная роль, которую играют химические реакции с участием возбужденных частиц в атмосферных процессах.
Механизм возникновения полярных сияний во многом подобен механизму возникновения свечения неба. Существенной особенностью здесь является только то, что возбуждение свечения осуществляется потоками заряженных частиц, проникающими в атмосферу из космоса. В результате взаимодействия с магнитным полем Земли заряженные частицы отклоняются к полюсам и именно там наиболее глубоко проникают в атмосферу, приводя к возбуждению атмосферных составляющих и их последующему высвечиванию. В спектрах полярных сияний легко обнаруживаются уже упонинавшиеся атмосферные эмиссии.
[1] Это замечали все, кто когда-нибудь летал на самолете.
[2] Фотометр – прибор, регистрирующий излучение в достаточно узком спектральном интервале и не допускающий перестройки на другие длины волн. Часто для выделения нужного интервала длин волн используют стеклянные или интерференционные фильтры. Спектрометры (в отличие от фотометров) обладают возможностью перестройки рабочей длины волны.
[3] На самом деле сумма энергии излучения с l=1.27 мкм и энергии фотона с l=121.6 нм равна энергии, соответствующей l=111 нм, а порог ионизации молекулярного кислорода соответствует l=102.7 нм. Таким образом, и в этом случае ионизация из возбужденного состояния не происходит. Однако, если в молекуле синглетного кислорода дополнительно возбуждены колебания, то энергии излучения с l=121.6 нм уже может оказаться достаточно для ионизации.
[4] Понятно, что в случае атомов энергия запасается только в поступательных и электронных степенях свободы.
[5] Кроме поступательной энергии, изменение которой не может быть интерпретировано как возбуждение молекулы.
[6] Числами указана минимально возможная энергия, высвобождаемая в ходе процесса.
[7] С помощью этого механизма высвечивания было подтверждено наличие на высотах около 100 км атомарного кислорода в сравнительно большом количестве. Оригинальный эксперимент был проведен 14 марта 1956 г. в штате Нью-Мексико (США). Тогда с помощью ракеты на высоте 100 км было выпущено 10 кг окиси азота. Последняя в присутствии атомарного кислорода участвует в процессе его каталитического преобразования в молекулярный кислород:
NO+O→NO2+hν,
NO2+O→ NO+O2+50 ккал/моль.
Яркое свечение, возникающее в ходе превращений, в начале эксперимента в 4 раза превышало яркость Венеры. Постепенно свечение расплывалось и по прошествии нескольких часов исчезло. Процесс рекомбинации атомов кислорода с участием NO не требует тройных столкновений (вероятность которых мала в разреженном воздухе) и протекает посредством двух последовательных двойных столкновений относительно быстро.
[8] Здесь М – любая третья частица, забирающая избыток энергии сталкивающихся атомов кислорода, чтобы обеспечить возможность образования связанного состояния в виде молекулы кислорода.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.