Моделирование свечения полос Лаймана-Бирджа-Хопфилда молекулярного азота в высокоширотной верхней атмосфере Земли

Согласно аналитическим выражениям, основанным на квантово-химических приближениях, проведен расчет констант гашения синглетных состояний a'1Su-(v=0-17), a1Pg(v=0-14), w1Du(v=0-13) молекулярного азота при столкновении с молекулами N2 и О2. Рассчитанные константы используются при моделировании населенностей колебательных уровней v=0-6 состояния a1Pg (также интенсивностей свечения полос Лаймана-Бирджа-Хопфилда, излучаемых при спонтанных переходах c a1Pg на основное состояние X1Sg+ N2) в авроральной ионосфере и для условий лабораторного разряда. Сравнение результатов расчета с данными авроральных наблюдений [Eastes and Sharp, 1987] и [Meier et al., 1982] показывает хорошее согласие. Расчеты показали, что кривая зависимости населенностей от колебательного уровня незначительно изменяется с ростом атмосферного давления. Этот результат указывает на приблизительное постоянство соотношения интенсивностей полос системы Лаймана-Бирджа-Хопфилда молекулярного азота N2 в воздухе при различных атмосферных давлениях. В чистом азоте рост давления приводит к тому, что электронное возбуждение в основном сосредотачивается на нижних колебательных уровнях v=02. В результате с увеличением давления должно происходить изменение в соотношениях интенсивностей эмиссий полос системы Лаймана-Бирджа-Хопфилда в случае, когда концентрации молекулярного азота намного превосходят концентрации других примесей.
Возможно, что этот факт может быть использован при диагностике атмосфер планет и их спутников, атмосфера которых состоит в основном из молекул азота. Соотношение интенсивности полос системы Лаймана-Бирджа-Хопфилда при вторжении в атмосферу высокоэнергичных частиц (например, из солнечного ветра) будет зависеть как от соотношения концентраций других примесей с концентрацией N2, так и от энергии вторгающихся в атмосферу частиц.
Ссылки:
Eastes R.W. and Sharp W.E. Rocket-borne spectroscopic measurements in the ultraviolet aurora: The Lyman-Birge-Hopfield bands. // J. of Geophys. Research. 1987. V. 92. P. 10095–10100.
Meier R.R. et al. Analysis of nitrogen and oxygen far ultraviolet auroral emissions. // J. of Geophys. Research, 1982. V. 87. P. 2444–2452.