Июль 2016	Октябрь 2016
Январь 2017	Апрель 2017

Рисунок. Поведение суточного среднемесячного хода температуры нейтральной компоненты верхней атмосферы по данным наблюдений оптического излучения лини кислорода на длине волны 6300 А (переход 1D-1P). Данные получены при помощи интеферометра Фабри-Перо установленного в Геофизической обсерватории ИСЗФ СО РАН. Красным – наблюдаемая температура, зелёная линия – данные модели MSIS.

Спектрофотометрические исследования свечения ночного неба являются одним из основных инструментов исследования верхней атмосферы Земли. Специфика генерации оптического излучения в верхней атмосфере, а именно его линейчатый спектр и стратификация свечения для определённых длин волн по высотам, позволяет получать информацию о движении и температуре воздушных масс в различных слоях атмосферы. Физическим явлением, позволяющим определить скорость перемещения и температуру атмосферного газа, является доплеровский сдвиг длины волны регистрируемого излучения, возникающий вследствие коллективного (ветер) или хаотического (температура) движения излучающих частиц. Одним из известных методов регистрации спектрального состава оптического излучения, обладающим чувствительностью достаточной для регистрации таких доплеровских сдвигов, является метод наблюдения интерференции в параллельных пучках в интерферометре Фабри-Перо. Усреднённый за месяц суточный ход температуры верхней атмосферы, полученный по данным наблюдений оптического излучения лини кислорода на длине волны 630 нм. (переход 1D-1P), для различных сезонов приведён на рисунке. Считается, что основная масса вещества излучающего на длине волны 630 нм находится на высоте около 250 км (температура порядка 800 K), это атомы в состоянии 1D появившиеся в результате диссоциативной рекомбинации положительного молекулярного иона кислорода. Следует отметить, что также существует значительная популяция атомов кислорода в состоянии 1D находящихся на высоте 100 км (температура порядка 200 К) появившихся в результате перехода 1S-1D (свечение на длине волны 557.7 нм). Общепринятым считается, что в результате множественных соударений 1D состояние кислорода на высоте около 100 км снимается безызлучательным образом, однако некоторая часть атомов всё же имеет ненулевую вероятность излучить красный фотон. Значительное понижение наблюдаемой температуры относительно модельных значений в осенний и зимний периоды в ряде современных работ объясняется влиянием на результаты наблюдений паразитного излучения гидроксила в полосе (9-3). Высота возникновения излучения около 100 км, дина волны около 630 нм. Проведённые нами исследования показывают, что линии кислорода и гидроксила разрешаются, и наличие этого паразитного сигнала для данного устройства не является причиной понижения наблюдаемой доплеровской температуры. Возможным объяснением этого феномена может быть как конкуренция интенсивности излучения красной линии кислорода с высот 250 и 100 км, так и систематическая ошибка наблюдений, возникающая при экстремально низких уровнях регистрируемого излучения.

Автор – Васильев Роман Валерьевич, к.ф.-м.н., заведующий лабораторией физики нижней и средней атмосферы ИСЗФ СО РАН. Эл. адрес: roman_vasilyev@iszf.irk.ru

Публикация:

1. Vasilyev R. V., Artamonov M. F., Beletsky A. B., Zherebtsov G. A., Medvedeva I. V., Mikhalev A. V., Syrenova T. E. Registering upper atmosphere parameters in East Siberia with Fabry—Perot Interferometer KEO Scientific “Arinae” // Solnechno-Zemnaya Fizika . Institute of Solar-Terrestrial Physics SB RAS . 2017. V. 3. no. 3. pp. 70-87. DOI: 10.12737/szf-33201707 URL: https://naukaru.ru/en/nauka/article/16430/view (Date of access 23.11.2017).