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 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