Моделирование индуцированного спектра поглощения в области Ферми-диады сжатого СО2 газа

Так называемое столкновительно-индуцированное поглощение (СИП), наряду с поглощением в далеких крыльях спектральных линий, формирует континуальное поглощение в планетных атмосферах. В случае CO2 учет СИП необходим для корректного моделирования радиационного баланса палеоатмосферы Марса (Wordsworth et al, 2010), атмосфер Венеры (Lebonnois et al, 2015) и экзопланет (Kopparapu, 2013). Особенно важен этот вклад для Венеры, у поверхности которой давление составляет около 92 бар, а температура около 735 К: неопределённость континуального поглощения в подоблачной атмосфере существенно влияет на рассчитываемый температурный профиль (Lebonnois et al, 2015; Lee et al, 2016). В связи с тем, что в ближайшие годы запланирован целый ряд миссий к Венере, таких как EnVision, DAVINCI, Венера-Д, потребность в данных о континуальном поглощении CO2 возрастает.
Одной из наиболее интенсивных полос СИП CO2 является Ферми диада с максимумами около 1285 и 1388 см-1. Для основного изотополога в свободной молекуле такие переходы запрещены. Данная полоса многократно исследовалась экспериментально. Наиболее точные данные, включённые в базу HITRAN, получены при температурах 193–360 К (Baranov et al, 2004), причём при низких температурах в спектре проявляется вклад связанных димеров (CO2)2 (Vigasin et al, 2002). Измерения при температурах до 500 К (Stefani et al, 2018; Terragni et al, 2025) дают противоречивую температурную зависимость интегральной интенсивности полосы. Поэтому экстраполяция к условиям нижней атмосферы Венеры неоднозначна. Теоретическое описание полосы ограничивалось оценками температурной зависимости интегральной интенсивности с модельным потенциалом, построением модельного контура (Stefani et al, 2018; Terragni et al, 2025; Mannik, Stryland, 1972), а также модельным анализом вклада димеров (Vigasin, 2002). Насколько нам известно, расчёты СИП в области диады Ферми на основе неэмпирических (ab initio) поверхностей потенциальной энергии и индуцированного дипольного момента не проводились.
В настоящем докладе произведена попытка моделировния двух компонент Ферми диады при помощи метода классических траекторий на основании дальнодействующей поверхности индуцированного дипольного момента. Колебательный вклад учитывается производными электростатических тензоров свободной молекулы по внутренним координатам. Проведено сравнение с доступными лабораторными измерениями, а также исследование температурной зависимости интенсивности при условиях, релевантных для атмосферы Венеры.
Работа выполнена в рамках государственного задания Института физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН (125020501413-6).