Труды КНЦ (Естественные и гуманитарные науки вып.2/2023(2))

Научная статья ѴГІК EiEi l Я Ш doi: 10.37614/2949-1185.2023.2.2.007 МЕТОДИКА РАСЧЕТА СИНТЕТИЧЕСКИХ СПЕКТРОВ ИЗЛУЧЕНИЯ ТРИПЛЕТНЫХ СОСТОЯНИЙ МОЛЕКУЛЯРНОГО АЗОТА В ПОЛЯРНЫХ СИЯНИЯХ Жанна Владимировна Дашкевич1, Владимир Евгеньевич Иванов2 1 2Полярный геофизический институт, Апатиты, Россия 1zhanna@pgia.ru, https://orcid.org/0000-0001-7142-6517 Аннотация Представлена методика расчета синтетических спектров излучения систем полос триплетных уровней молекулярного азота: Вегарда - Каплана VK №( А3 2* ^ Х1!* ), первой положительной системы 1PG №( £ 3ПЯ ^ А3 £+), второй положительной системы 2PG №(С3 Пи ^ £ 3ПЯ). При расчетах синтетических спектров учтены индивидуальные строения соответствующих молекул. Заселенности колебательных уровней триплетных состояний молекулярного азота рассчитаны с учетом передачи энергии между триплетными уровнями в столкновительных реакциях и внутримолекулярного перераспределения энергии. Представлены примеры расчета синтетических спектров. Ключевые слова: эмиссии полярных сияний, триплетные уровни молекулярного азота, заселенность колебательных уровней, синтетический спектр излучения Original article METHOD OF CALCULATION OF SYNTHETIC EMISSION SPECTRA OF TRIPLET STATES OF MOLECULAR NITROGEN IN APOLARS Zhanna V. Dashkevich, Vladimir E. Ivanov 1 2Polar Geophysical Institute, Apatity, Russia 1zhanna@pgia.ru, https://orcid.org/0000-0001-7142-6517 Abstract A method for calculating synthetic emission spectra of systems of triplet levels of molecular nitrogen is presented: Vegard- VK №( A3 'L+ ^X 1! * ), the first positive system 1PG №( В3Пд ^ A3 !+), the second positive system 2PG №( С3 Пи ^ B3nfl). The individual structures of the corresponding molecules are taken into account. The populations of the vibrational levels of the triplet states are calculated taking into account the energy transfer between triplet levels in collisional reactions and the intramolecular redistribution of energy. Examples of calculation of synthetic spectra are presented. Keywords: auroral emissions, triplet term of molecular nitrogen, population of vibrational levels, synthetic spectra Введение При высыпании энергичных частиц в атмосферу их энергия посредством неупругих соударений передается атмосферным газам. Поскольку молекулярный азот является основным газом, входящим в состав атмосферы, образуется большое количество электронно-возбужденных молекул азота. Потеря молекулой азота полученной энергии в спонтанном излучении является причиной свечения полярного сияния в широком оптическом диапазоне. Триплетные электронные состояния молекулярного азота порождают ряд интенсивных систем полос. Наиболее интенсивные из них — система полос Вегарда - Каплана VK N 2 ( А 3 2* ^ Х 1! * ), первая положительная система полос 1PG N 2 ( В 3Пд ^ А 3 ), вторая положительная система полос 2PG N 2 (C3 Пм ^ В 3П^). В работе описана методика расчета синтетических спектров аврорального излучения систем полос триплетных уровней молекулярного азота А 3 , В 3П д , С3 Пм, представлены примеры рассчитанных синтетических спектров указанных систем полос. И н тен си вность в р ащ а т е л ь ны х переходов Алгоритм расчета синтетического спектра системы полос состоит в определении для каждой полосы набора интенсивностей всех ее вращательных переходов. Полоса системы образуется при переходе в рассматриваемой молекуле M с колебательного уровня ѵ' верхнего терма Z на колебательный уровень ѵ " нижнего терма Y перехода M ( Z ,v ' ,ѵ " ) . При этом каждый колебательный уровень содержит определенное количество вращательных уровней, с которых и происходят излучательные переходы. Все вращательные переходы образуют ветви полос системы. Количество ветвей индивидуально для каждой молекулы и зависит от спектрометрических свойств молекулы. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Естественные и гуманитарные науки. 2023. Т. 2, № 2. С. 58-69. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Natural Sciences and Humanities. 2023. Vol. 2, No. 2. P. 58-69. © Дашкевич Ж. В., Иванов В. Е., 2023 58