Низкая цена
Всего 249a за скачивание одной диссертации
Скидки
75 диссертаций за 4900a по акции. Подробнее
О проекте

Электронная библиотека диссертаций — нашли диссертацию, посмотрели оглавление или любые страницы за 3 рубля за страницу, пополнили баланс и скачали диссертацию.

Я впервые на сайте

Отзывы о нас

Исследование вариаций инфракрасного излучения молекулярного кислорода мезосферы Земли : диссертация ... кандидата физико-математических наук : 25.00.29

Год: 2013

Номер работы: 33258

Автор:

Стоимость работы: 249 e

Без учета скидки. Вы получаете файл формата pdf

Оглавление и несколько страниц
Бесплатно

Вы получаете первые страницы диссертации в формате txt

Читать онлайн
постранично
Платно

Просмотр 1 страницы = 3 руб



Оглавление диссертации:

Введение Суточные вариации параметров высотного распределения объемной интенсивности излучающего слоя

4.3. Зависимость параметров излучающего слоя от высоты его максимальной объемной интенсивности

ГЛАВА 5. ЭМПИРИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВАРИАЦИЙ ВРАЩАТЕЛЬНОЙ ТЕМПРАТУРЫ

5.1.

5.2.

5.3.

5.4.

Введение Результаты измерений температуры Сезонные вариации параметров суточных вариаций Корреляция суточных вариаций температуры и логарифма интенсивности эмиссии

1.58 м

Излучение верхней атмосферы Земли Верхняя атмосфера Земли на высотах выше 80 км является чувствительным индикатором воздействия ультрафиолетового солнечного излучения, интенсивность которого в свою очередь зависит от уровня солнечной активности. Взаимодействие излучения Солнца с разреженной газовой средой на указанных высотах приводит к изменению состава и температуры соответствующих слоев атмосферы. В результате процессов фотодиссоциации и ионизации молекул и атомов происходят фотохимически

. В результате первых исследований эмиссий ИКА0 2 были сделаны предположения о механизмах возникновения этого излучения вследствие реакций рекомбинации атомарного кислорода при тройных соударениях и фотолизе озона. Исследования процессов возникновения эмиссий молекулярного кислорода в ультрафиолетовой области спектра привели к выводу, что они являются следствием процесса рекомбинации атомарного кислорода [Barth and Hildebrandt, 1961; Barth, 1964] 0 + 0 + М-»0*+М, a 0 =

5.5-1(Г33-(20

. Первые лабораторные исследования Инфракрасной Атмосферной системы полос молекулярного кислорода были проведены Г.Герцбергом [Herzberg, 1934; Herzberg and Herzberg, 1947], а также [Ellis and Kneser, 1934]. Тем не менее, ее исследование в условиях верхней атмосферы Земли было начато только в конце 1950-х годов. Такое обстоятельство было связано с отсутствием необходимых чувствительных приемников излучения для этой области спектра для условий верхней атмосферы. Структура электронных состояний

При исследовании временных вариаций интенсивности эмиссии Инфракрасной Атмосферной системы молекулы кислорода необходимо учитывать условия изменения высоты излучающего слоя эмиссии (0-0)

1.27 мкм или (0-1)

1.58 мкм в течение сумеречных измерений [Шефов и др., 2006]. Схема таких измерений представлена на рис.

2.2.1. При регистрации излучения в заданном направлении луча зрения прибора, измеряемая интенсивность определяется зенитным углом С,0 места измерения и азимутом А

.

2.3.1. Условия регистрации ночного излучения верхней атмосферы в предшествующий период. Существенной трудностью при регистрации спектров собственного излучения верхней атмосферы является малая интенсивность отдельных спектральных линий молекулярных полос, составляющая 1 н- 100 рэлей , т.е. исчисляемая как 106 -- 108 е фотонов на квадратный сантиметр в секунду. Вследствие этого на светочувствительный элемент приемника излучения приходится поток порядка 102 -- 104 г фотонов в секунду. использ

С 2009 г. на Звенигородской научной станции Института физики атмосферы им. А.М.Обухова РАН были применены современные линейные ПЗС приемники с высокой чувствительностью. Измерения эмиссии Инфракрасной Атмосферной системы 02 (0-0)

1.27 мкм и (0-1)

1.58 мкм были начаты при помощи спектрографов СП-50 [Герасимова и Яковлева, 1956; Капорский и Николаева, 1969; Шефов и др., 2006], оснащенных инфракрасными ПЗС линейными приемниками. Поэтому регистрация осуществлялась одновременно всей т

. Спектральная калибровка оптических измерений собственного излучения верхней атмосферы является неотъемлемой частью проводимых измерений. Она включает в себя как калибровку спектрального распределения чувствительности 56 всей оптической системы, определяемой в основном приемником излучения, так и абсолютную калибровку потоков излучения. Калибровка аппаратуры проводилась следующим образом. С помощью телескопа ЦЕЙС 600, находящегося в Государственном институте им. П.К. Штернберга (при Московск

Эталонная лампа, подсоединенная к Спектрографу СП-50 58 Весь спектрофотометрический комплекс представлен на рис.

2.3.

Рис.

2.3.

3.2. Наблюдательный комплекс на Звенигородской научной станции ИФА РАН.

23.4. Регистрация спектров и обработка полученных спектрограмм Обработка сигнала осуществлялась с помощью программного стандартного приложения InstaSpec к приемнику излучения. Приложение позволяло управлять процессом охлаждения приемника, методом и временем накопления сигнала. Она полностью автоматизировала сеанс наблюдения. В частности, позволяла задать время начала и окончания наблюдения, обеспечивала необходимый режим охлаждения приемника, а также управляла работой оператора (во-время откр

2.4. Метод обработки спектрофотометрического материала измерений.

Каждая спектрограмма сохранялась как файл, Каждое число представляет собой разность состоящий из 1024 сигнала Д1 = 1н чисел.

- 1ф, зарегистрированного от неба (1н) соответствующей ячейкой приемника и темнового (фонового) сигнала перед сеансом (1ф) той же ячейки, зарегистрированного непосредственно после установления требуемой температуры наблюдения приемника. Для каждой спектральной линии использовалась программа усреднения Summ. Она позволяла произвести вычисление средней интенсивн

2.1. Аппаратурная погрешность измерения интенсивности линии. Для контроля характеристик ПЗС-линейки, которые могут изменяться со временем, периодически проводятся многочасовые измерения флуктуации темнового тока регистрирующих пикселей при тех же температурных условиях их охлаждения, что и при наблюдениях. Такие измерения позволяют оценить соотношение сигнала к шуму для конкретных линий спектра. На рис.

2.4.

2.1 показано поведение разности (в рэлеях) между реальным темновым

2.4.3. Условия наблюдений Спектральные наблюдения излучения Инфракрасной Атмосферной системы молекулярного кислорода проводятся на Звенигородской научной станции ИФА РАН (Московская область) с 2009 года по настоящее время. Географические координаты Звенигородской обсерватории геомагнитные координаты

51.2°N, составляют Обычное

55.7°N и

36.8°Е.,

120.0°Е. направление линии визирования спектрографа соответствовало зенитному углу 60° и азимуту 160° , отсчитываемому к зап

Измерения интенсивности излучения. Основной трудностью регистрации эмиссий Ог (0-0)

1.27 мкм и (0-1)

1.58 мкм являлось наличие необходимых приемников регистрации и их возможные Поэтому первые измерения использовали фотометры с чувствительности. применением светофильтров. Кроме того, как это видно из рис.

1.2.3, вблизи указанной полосы (0-1)

1.58 мкм молекулярного кислорода расположены интенсивные полосы молекул гидроксила (3-1) и (4-2), блендирующее влияние котор

2.6.1. Характеристики результатов измерений высотных распределений интенсивности. Важным параметром атмосферной эмиссии молекулярного кислорода является высота излучающего слоя, поскольку ее положение в верхней атмосфере определяется всеми закономерностями происходящих фотохимических процессов возбуждения излучения и ее дезактивации. Согласно имеющимся сведениям это излучение средней атмосферы охватывает широкий диапазон высот, который, однако, не сохраняет свое положение в атмосфере. Вследс

Накопленные таким образом данные свидетельствуют о существенной высотной асимметрии Р объемной интенсивности эмиссии относительно своего максимального значения. Анализ высотных распределений для участков ниже и выше максимума Q m a x (Z m a x ) показал весьма удовлетворительное согласие с нормальным распределением, естественно, с различными значениями полуширин, для верхней и нижней частей высотного распределения (рис.

2.6.

2.1). Рассмотрим основные параметры высотного распред

. В проводившихся системы ранее исследованиях кислорода излучения Инфракрасной только Атмосферной молекулярного рассматривалось поведение интенсивности ее полос (0-0)

1.27 мкм и (0-1)

1.58 мкм для различных условий освещения верхней атмосферы Солнцем при его зенитных углах х ^ 97°. Во многом это было вызвано возможностями используемой в то время для наземных измерений спектрофотометрической аппаратурой, обладавшей малой спектральной разрешающей способностью и низкой чувствител

2.7.1. Методика измерений вращательной температуры эмиссии ИКАОг Для построения спектральной структуры полосы (0-1)

1.58 мкм были произведены вычисления длин волн для линий ветвей этой полосы на основе 73 волновых чисел, опубликованных в работе [Herzberg and Herzberg, 1947]. При помощи этих данных были построены графики структур ветвей, входящих в полосу

1.58 мкм, рассмотренные в разделе

2.4.2. При спектрографических измерениях излучения верхней атмосферы в Звенигороде с

Потребности исследований свойств Инфракрасной Атмосферной системы молекулы кислорода вызвали активную деятельность специалистов, изучающих элементарные фотохимические процессы. В этом направлении было произведено много исследований. По своему содержанию теоретические и лабораторные исследования процессов, в той или иной степени связанных с Инфракрасным Атмосферным излучением молекул кислорода, были посвящены проблемам вероятности переходов с излучением, возбуждения сопутствующие процессы р

3.1. Суточные вариации. Первым необходимым этапом анализа закономерностей поведения собственного излучения верхней атмосферы становится рассмотрение вариаций интенсивности в течение времени суток. Особенность в данном случае заключается в том, что в отличие от других эмиссий, изучаемых при помощи наземных спектрофотометрических средств только в периоды сумерек и ночи, т.е. в пределах зенитных углов Солнца Атмосферной 97° >%0 > полночь >%0 >97°, эмиссия Инфракрасной кислоро

Зависимость от географической широты. Как уже указывалось, возникновение эмиссии ИКАСЬ в дневное время обусловлено фотолизом молекул озона на высотах процессами Барта образования 50-80 км, а в ночное время молекул кислорода в электронно-возбужденных реакциях тройных столкновений атомов кислорода, вследствие которых возбуждаются высокие метастабильные состояния кислорода

557.7 нм. Поэтому широтные вариации эмиссии времени суток, поскольку

1.58 мкм существенно зависят от 0 2 , а

Многолетние вариации. Анализ результатов измерений интенсивности эмиссии ИКА0 2

1.58 мкм как в течение суток, так и сезонного характера, позволил сделать оценку многолетних изменений интенсивности за период 40-50 лет, начиная с 1957 г. до 2010 г. Первые измерения, как уже упоминалось, проводились в Канаде в Саскатуне на широте (ср =

52.1°N,X =

253.3°Е), которая близка к географической широте Звенигорода. Хотя геомагнитные широты у этих станций наблюдений различные, по-видим

Зависимость от уровня солнечной активности. Сведения о зависимости интенсивности эмиссии ИКА0 2 от уровня солнечной активности, опубликованные в работе [Gattinger and Vallance Jones, 1966], были даны для зенитного угла Солнца %0 =91° без указания абсолютных значений интенсивности эмиссии

1.58 мкм. Поэтому были просмотрены все результаты конкретных измерений для отдельных дат, выполненных в течение периода 1957-1975 гг., в течение которого уровень солнечной активности менялся от минимум