Исследование кинетики электронно-возбужденных состояний молекул N2, О2 и иона N2+ в спрайтах и импульсных разрядах

Изучение свойств красных спрайтов, включая их спектры излучения, сопряжено с трудностями, обусловленными большой высотой протекания этих разрядов, сложностью проведения спектральных измерений, а также пространственно-временной неопределенностью их возникновения. Предлагается получать предварительные данные о спектрах излучения красных спрайтов с высоким разрешением в различных диапазонах длин волн, используя их лабораторные аналоги – плазменные диффузные струи (ПДС). Для обоснования прогнозов относительно спектров излучения красных спрайтов экспериментально измеренные радиационные характеристики ПДС сопоставлялись с расчетными данными.
Использовалась модель, описывающая кинетические процессы с участием электронно-возбужденных триплетных состояний молекулярного азота N2, пяти состояний молекулярного кислорода О2 и дублетного состояния иона N2+ в смеси газов N2 и O2. Проведено сравнение теоретически рассчитанных и экспериментально измеренных отношений спектральных плотностей излучения W для красных и инфракрасных полос молекулярного азота (первая положительная система, 1PG) к плотностям W для ультрафиолетовых полос N2 (вторая положительная система, 2PG) и ультрафиолетовой полосы N2+ (первая отрицательная система, 1NG) в диапазоне средних давлений 0,25–1,5 Торр. Показано уменьшение отношения спектральных плотностей энергии W1PG/W2PG при росте давления, что объясняется увеличением скорости тушения триплетного состояния B3Πg по мере роста плотности среды. Также показано влияние межмолекулярных процессов переноса на образование электронно-возбужденного молекулярного кислорода О2 и на интенсивности свечения Атмосферных полос О2 во время разрядов.
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (грант № 25-22-00158).