Сопоставление результатов теоретических расчетов интенсивности ночного свечения с данными измерений, полученными как наземными методами, так и с космических шаттлов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Рассчитаны значения интегральной светимости полос Герцберга I, Чемберлена и Атмосферных полос на средних широтах и в экваториальной зоне Земли. Обсуждается корреляция результатов теоретических расчетов интенсивности свечения возбужденного молекулярного кислорода на Земле с экспериментальными данными по ночному свечению О2 , полученными с космических шаттлов, с наземной обсерватории Китт-Пик (США) для полос Герцберга I, Чемберлена. Для Атмосферных полос анализируется корреляция результатов теоретических расчетов с аналогичными расчетами по данным измерений с наземной обсерватории Кека (США). Рассчитаны значения интегральной светимости полос и Атмосферных полос для северных широт Марса.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

О. В. Антоненко

Полярный геофизический институт (ПГИ)

Автор, ответственный за переписку.
Email: antonenko@pgia.ru
Россия, Апатиты (Мурманская обл.)

А. С. Кириллов

Полярный геофизический институт (ПГИ)

Email: antonenko@pgia.ru
Россия, Апатиты (Мурманская обл.)

Список литературы

  1. Шефов Н.Н., Семенов А.И., Хомич В.Ю. Излучение верхней атмосферы – индикатор ее структуры и динамики. М.: ГЕОС, 2006. 741 с.
  2. Newcomb S. Is the Airship Coming? // McClure’s magazine. 1901. V. 17(5). P. 432–435.
  3. Хвостиков И.А. Свечение ночного неба. М., Л.: Издательство академии наук СССР, 1937. 165 с.
  4. Шаров А.С., Липаева Н.А. Звездная составляющая свечения ночного неба // Астрон. журн. 1973. Т. 50. № 1. С. 107–114.
  5. Роч Ф., Гордон Дж. Свечение ночного неба. М.: Мир, 1977. 152 с.
  6. Barth C.A., Hord C.W., Pearce J.B. et al. Mariner 6 and 7 ultraviolet spectrometer experiment: Upper atmosphere data // J. Geophys. Res. 1971. V. 76. Iss. 10. P. 2213–2227.
  7. Bertaux J.L., Leblanc F., Witasse O. et al. Discovery of an aurora on Mars // Nature. 2005. V. 435. P. 790–794.
  8. Migliorini A., Altiere F., Zasova G. et al. Oxygen airglow emission on Venus and Mars as seen by VIRTIX/VEX and OMEGA/MEX imaging spectrometers // Planet. Space Sci. 2011. V. 59. Iss. 10. P. 981–987.
  9. Fedorova A.A., Lefevre F., Guslyakova S. et al. The O2 nightglow in the Martian atmosphere by SPICAM onboard of Mars-Express // Icarus. 2012. V. 219. Iss. 2. P. 596–608.
  10. Bertaux J.L., Gondet B., Lefevre F. et al. First detection of O2 1.27 μm nightglow emission at Mars with OMEGA/MEX and comparison with general circulation model predictions // J. Geophys. Res. 2012. V. 117. Art.ID. E00J04.
  11. 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.
  12. Краснопольский В.А., Крысько А.А., Рогачев В.Н. и др. Спектроскопия свечения ночного неба Венеры на АМС “Венера-9” и “Венера-10” // Косм. исслед. 1976. Т. 14. № 5. С. 789–795.
  13. 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. 1976. V. 223. Iss. 1. P. 609–614.
  14. Broadfoot A.L., Bellaire P.J.Jr. Bridging the gap between ground-based and space-based observations of the night airglow // J. Geophys. Res. 1999. V. 104. Iss. A8. P. 17127–17138.
  15. Sheese P.E., McDade I.C., Gattinger R.L. et al. 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. Geophys. Res. 2011. V. 116. Art.ID. D01303.
  16. Gagne M.E., Melo S.M.L., Lefevre F. et al. Modeled O2 airglow distributions in the Martian atmosphere // J. Geophys. Res. 2012. V. 117. Art.ID. E06005.
  17. Антоненко О.В., Кириллов А.С. Исследование влияния сезонных и широтных вариаций атомарного кислорода на интенсивность собственного излучения ночных атмосфер Земли и Марса // Косм. исслед. 2024. Т. 62. № 1. С. 51–59.
  18. Kirillov A.S. Electronic kinetics of main atmospheric components in high-latitude lower thermosphere and mesosphere // Ann. Geophys. 2010. V. 28. Iss. 1. P. 181–192.
  19. Kirillov A.S. The calculation of quenching rate coefficients of O2 Herzberg states in collisions with CO2, CO, N2, O2 molecules // Chem. Phys. Lett. 2014. V. 592. P. 103–108.
  20. Антоненко О.В., Кириллов А.С. Моделирование спектра свечения ночного неба Земли для систем полос, излучаемых при спонтанных переходах между различными состояниями молекулы электронно–возбужденного кислорода // Изв. РАН. Сер. физическая. 2021. Т. 85. № 3. С. 310–314.
  21. Антоненко О.В., Кириллов А.С. Моделирование интенсивности свечения полос Чемберлена и Герцберга I в ночном небе Земли и сравнение результатов расчетов с экспериментальными данными // Геомагнетизм и аэрономия. 2022. Т. 62. № 5. C. 661–670.
  22. Yankovsky V. On how atmospheric temperature affects the intensity of oxygen emissions in the framework of the Barth’s mechanism // Advances in Space Research. 2021. V. 67. P. 921–929.
  23. Krasnopolsky V.A. Excitation of the oxygen nightglow on the terrestrial planets // Planet. Space Sci. 2011. V. 59. Iss. 8. P. 754–756.
  24. Bates D.R. Oxygen band system transition arrays // Planet. Space Sci. 1989. V. 37. Iss. 7. P. 881–887.
  25. Перминов В.И., Семенов А.И., Шефов Н.Н. Дезактивация колебательных состояний молекул гидроксила атомарным и молекулярным кислородом в области мезопаузы // Геомагнетизм и аэрономия. 1998. Т. 38. № 6. С. 642–645.
  26. Broadfoot A.L., Kendall K.R. The Airglow Spectrum, 3100–10,000 A // J. Geophys. Res. 1968. V. 73. Iss. 1. P. 426–428.
  27. Broadfoot A.L., Hunten D.M. Excitation of N2 band systems in aurora // Canadian. J. Phys. 1964. V. 42. Iss. 6. P. 1212–1230.
  28. Slanger T.G., Cosby PP.C., Huestis D.L. et al. Vibrational level distribution of O2 in the mesosphere and lower thermosphere region // J. Geophys. Res. 2000. V. 105. Iss. D16. P. 20557–20564.
  29. Vogt S. The High Resolution Echelle Spectrometer on the Keck ten-meter telescope // Opt. Eng. 1994. V. 2198. P. 362–375.
  30. Osterbrock D.E., Fulbright J.P., Martel A.R. et al. Night-sky high-resolution spectral atlas of OH and O2 emission lines for echelle spectrograph wavelength calibration // Publ. Astron. Soc. Pacific. 1996. V. 108. P. 277–308.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Высотные профили концентраций О: Панель (а) – темные линии согласно измерениям [1] на средних широтах Земли для 1, 4, 7 и 10-го месяца; светлые линии – данные с NRLMSISE-00 для тех же условий; (б) – темные линии – данные, полученные со спутника TIMED в области экватора Земли (апрель, август) и на северных тропиках (осень, зима) [15]; светлые линии – данные с NRLMSISE-00; (в) – темные линии данные для атмосферы Марса, полученные с ИК-спектрометра SPICAМ для орбит в точках Ls ≈ 152.1°, Ls ≈ 164.5°, 82° ю. ш. Марса [9]; светлые линии – данные с LMD-MGCM; (г) – данные LMD-MGCM, для области экватора и 67° с. ш. Марса, для точек Ls ≈ 180° и Ls ≈ 0° [16]

Скачать (358KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Панель (а) – экспериментальные данные, полученные с космического шаттла “Индевор” [14] в диапазоне 620–900 нм (Атмосферные полосы); (б) – рассчитанные значения интегральной светимости Атмосферных полос для атмосферы Земли для средних широт (55.7° с. ш.) для 10-го месяца 1986 г.; (в) – рассчитанные значения для экваториальной зоны и северных тропиков Земли (23° с. ш.) для осеннего периода 1995 г.; (г) – экспериментальные данные с шаттла “Дискавери”, декабрь 1992 г. в диапазоне 300–870 нм (полосы Чемберлена); (д) – рассчитанные значения интегральной светимости полос Чемберлена для атмосферы Земли для средних широт (55.7° с. ш.) для 10-го месяца 1986 г.; (е) – рассчитанные значения для экваториальной зоны и северных тропиков Земли (23° с. ш.) для осеннего периода 1995 г.

Скачать (517KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Панель (а) – экспериментальные данные, полученные с космического шаттла “Индевор” [14] в диапазоне 620–900 нм (Атмосферные полосы); (б) – рассчитанные значения интегральной светимости Атмосферных полос для атмосферы Марса на широте 67° с. ш. при Ls ≈ 180°

Скачать (258KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Панель (а) – экспериментальные данные, полученные со спектрографа EbertFastie в диапазоне 300–370 нм (обсерватория Китт-Пик); (б) – экспериментальные данные, полученные со спектрографа EbertFastie в диапазоне 360–440 нм; (в) –рассчитанные значения интегральной светимости полос Герцберга I для средних широт Земли; (г) – рассчитанные значения интегральной светимости полос Чемберлена для средних широт Земли

Скачать (236KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Панель (а) – рассчитанные значения интенсивности Атмосферных полос для средних широт Земли (55.7° с. ш.) для 1-го месяца 1986 г.; (б) – данные измерений, выполненных спектрографом высокого разрешения (HIRES) на телескопе Keck I [28]; (в) – результаты расчетов для экваториальной зоны включая северные тропики (23° с. ш.), для зимнего периода 1995 г.

Скачать (302KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025