Исследование вариаций температуры и состава малых газовых компонентов ночной мезопаузы по излучению молекул гидроксила тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.29, кандидат физико-математических наук Баканас, Владимир Викторович

• Баканас, Владимир Викторович
• кандидат физико-математических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Баканас, Владимир Викторович

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ИЗЛУЧЕНИЯ КОЛЕБАТЕЛЬНО-ВРАЩАТЕЛЬНЫХ

ПОЛОС МОЛЕКУЛ ГИДРОКСИЛА МЕЗОПАУЗЫ

1.1 Фотохимические процессы колебательно- вращательного возбуждения молекул гидроксила

1.2 Спектральная структура вращательно-колебательных полос

1.3 Распределение населенностей молекул по колебательным уровням

Глава 2 СПЕКТРОГРАФИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА И

МЕТОДИКА ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ

2.1 Используемая аппаратура

2.2 Калибровка спектрографической аппаратуры

2.3 Регистрация спектров и обработка полученных спектрограмм

2.4 Определение интенсивности спектральных линий

2.5 Определение вращательной температуры

2.6 Погрешности измерений

2.6.1 Аппаратурная погрешность измерения интенсивности линии

2.6.2 Погрешность определения вращательной температуры

2.7 Условия наблюдений

Глава 3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ

3.1 Атлас спектров излучения ночной верхней атмосферы Земли в ближней инфракрасной области

3.1.1 Измерения и анализ

3.2 Некоторые особенности сезонного поведения характеристик гидроксильного излучения верхней атмосферы

3.2.1 Проведение спектральных наблюдений

3.2.2 Анализ результатов измерений характеристик излучения гидроксила

3.2.3 Интенсивность излучения

3.2.4 Вращательная температура

3.2.5 Распределение населенностей молекул по колебательным уровням

3.3 Определение концентраций основных и малых газовых компонентов атмосферы на высотах мезопаузы

3.3.1. Методы используемых наблюдений

3.3.2. Определение концентраций газовых компонентов

3.3.3 Результаты измерений и обсуждение

3.4 Расчет высотного распределения озона

3.4.1 Постановка задачи

3.4.2 Аналитическая аппроксимации расчета высотного распределения концентрации озона

3.4.3 Результаты расчета

3.5 Статистические характеристики сезонных вариаций температуры мезосферы и нижней термосферы и ее трендов по данным многолетних измерений характеристик верхней атмосферы

3.5.1 Среднемесячные высотные профили температуры

3.5.2 Сезонные вариации многолетнего тренда температуры

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование вариаций температуры и состава малых газовых компонентов ночной мезопаузы по излучению молекул гидроксила»

С момента обнаружения и отождествления гидроксильного излучения в середине 20-го столетия оно стало предметом интенсивных исследований, поскольку, имея большую энергетику (~ 1 эрг/см с), оно отображает процессы преобразования энергии в области мезопаузы, поглощаемого УФ излучения Солнца в области спектра короче 240 нм. Как показали предшествующие исследования, наблюдаемые разнообразные вариации характеристик гидроксильного излучения требуют всестороннего анализа, так как позволяют получать сведения не только о свойствах молекулярных процессов, но и использовать их для изучения состояния земной атмосферы.

Актуальность работы.

В течение длительного времени наземные наблюдения колебательно-вращательных полос гидроксильного излучения используются для исследования температурного режима, динамики и газовых составляющих в области верхней мезосферы и нижней термосферы (80 - 100 км). Гидроксильное излучение одно из самых значимых в верхней атмосфере. Эта его особенность обусловлена тем, что оно обладает несколькими такими важными для исследования процессов в среде атмосферы параметрами как равновесная вращательная температура Тг, отображающая температуру окружающей среды на высотах свечения гидроксила, а также неравновесная вращательная температура Тпг и колебательная температура Tv, характеризующие процессы образования возбужденных молекул гидроксила и их дезактивации, и интенсивность I - индикатор скоростей процессов преобразования энергии.

За последние десятилетия резко возросла роль антропогенного влияния на атмосферу, верхняя часть (>80 км) которой является особенно чувствительной на возможные незначительные изменение ее химического состава. Индикатором этих процессов служат различные оптические излучения, отображающие эти изменения, что позволяет осуществлять их регистрацию с поверхности Земли. Одним из наиболее информативных излучений в верхней атмосфере является гидроксильная эмиссия. Все это и обусловливает актуальность проведения таких исследований.

Цель работы

Исследование одновременных вариаций вращательной температуры полос гидроксила (ОН) с различным колебательным возбуждением и распределения населенностей по колебательным уровням, которое может быть аппроксимируемо в простейшем случае больцмановским распределением с колебательной температурой, изменяющейся в пределах приблизительно 5000-4-10000 К, а также одновременного поведения интенсивностей полос ОН, как средства получения данных для исследования структурных параметров верхней атмосферы и их вариаций различного временного масштаба для различных гелио-геофизических условий.

Достижение поставленной цели потребовало решение следующих задач:

1. Разработать и изготовить комплекс спектрографической аппаратуры, обеспечивающей регистрацию колебательно-вращательных спектров молекул гидроксила в ночном собственном свечении верхней атмосферы в оптическом и ближнем ИК диапазонах.

2. Проведение одновременных измерений в нескольких участках спектра, позволяющих максимально охватить все возможные возбужденные уровни молекулы ОН (от 3-го до 9-го). Наблюдения должны были выполняться в течение различных сезонов года.

3. Накопление экспериментальных данных о характеристиках гидроксильного излучения с различных колебательных и вращательных уровней.

4. Анализ экспериментального материала для выявления вариаций характеристик излучения гидроксила различного временного масштаба (несколько минут, ночное время суток, сезон, год и т.д.), различий вращательной температуры для разных колебательных уровней и взаимосвязи полученных данных с другими характеристиками средней атмосферы.

Научная новизна и основные результаты работы

1. Проведены спектрографические наблюдения гидроксильного излучения в спектральной области 0.62-1.05 мкм. Впервые на основе этих одновременных наблюдений всего набора полос излучения молекулы гидроксила с третьего по девятый колебательные уровни определены интенсивности всех полос с различным колебательным возбуждением, вращательные температуры и населенности всех колебательных уровней ОН. Выявлены новые закономерности сезонных вариаций данных характеристик:

- Амплитуды годовых и полугодовых вариаций излучения с высоких колебательных уровней ОН составляют ~18 % и ~7 % от среднегодовых значений соответствующих интенсивностей. Излучение с низких колебательных уровней характеризуется сезонными вариациями с одинаковыми амплитудами (11 - 12 % от среднегодовых интенсивностей).

- Среднегодовые вращательные температуры (199 - 202 К), определенные по полосам излучения с различных колебательных уровней, имеют небольшое различие. Однако различие температур становится более значительным (10 - 16 К) в конце июня - начале июля, сентябре - октябре и январе. Это происходит вследствие некоторого различия фаз и амплитуд как годовых, так и полугодовых гармоник вариаций исследуемых температур.

- Максимумы годовых вариаций характеристик излучения с высоких колебательных уровней гидроксила опережают максимумы соответствующих вариаций характеристик излучения с низких колебательных уровней. Сдвиг фаз, по-видимому, связан с расхождением по высоте излучающих слоев гидроксила и соответственно с особенностями сезонного поведения характеристик атмосферы на разных высотах.

- На основе найденных интенсивностей отдельных полос ОН оценены населенности колебательных уровней, дана их характеристика в виде колебательной температуры и рассчитана интегральная интенсивность излучения гидроксила как для разных сезонов, так и для среднегодовых условий (~ 900 килорэлей).

2. Впервые на основе результатов измерений излучения верхней атмосферы в видимой и ближней инфракрасной областях спектра для конкретных гелио-геофизических условий получено спектральное распределение интенсивности излучения в абсолютных фотометрических единицах рэлей (Рл), которое является современной версией «Атласа спектра излучения среднеширотной ночной атмосферы в видимой и ближней инфракрасной областях спектра»

3. Впервые проведены одновременные наземные измерения излучений гидроксила и озона в области мезопаузы. На основе анализа полученных данных определены температура, концентрация молекул азота и кислорода, а также концентрации таких малых газовых компонентов, как озон, атомарные водород и кислород.

- Было выявлено, что измеренные значения температуры превышают модельные в среднем на 20 К. Ранее в [Mulligan и др., 1995] так же было отмечено, что, в частности, MSIS-90 предсказывает заниженные значения температуры в области мезопаузы на 15-20 К по сравнению с измерениями.

- Сравнение модельных и измеренных концентраций газовых компонентов показывает их удовлетворительное согласие. Осредненные за три ночи измеренные значения концентраций составили (1.2+0.2)-1014 см"3 для [N2]+[02], (8.4+1.8) -107 см-3 для [Н] и (0.9±0.2) -10й см-3 для [О].

- При анализе измеренных значений атмосферных характеристик обращают на себя внимание их межсуточные изменения, которые значительно превосходят соответствующие вариации в модели MSIS-90. По-видимому, основными причинами наблюденных межсуточных изменений в температуре и концентрациях газового состава являются как гелиогеофизические изменения, так и волновые процессы с периодами от

2 до 28 суток, которые, как правило, в справочных атмосферных моделях не учитываются.

4. Выявлены новые закономерности в сезонных вариациях интенсивности излучения и вращательной температуры гидроксильного излучения.

5. Определены статистические характеристики сезонных вариаций температуры мезосферы и нижней термосферы и ее трендов по данным многолетних измерений характеристик верхней атмосферы:

- В летний период с увеличением высоты тренд меняется от ~ -1.0 К/год на высоте 80 км до нулевых значений на высотах 87-97 км.

- В зимний период тренд в интервале высот 80-87 км имеет выраженный отрицательный характер, достигая значений -(1.0 -г 1.7) К/год. Вблизи 92 км он постепенно принимает нулевое значение, а у основания термосферы (-102 км) становится положительным (~0.7 К/год).

- Наблюдаемые положительные значения тренда температуры в нижней термосфере на высотах выше 97 км устойчиво наблюдаются в течение всего года и, по-видимому, являются следствием деформации высотного профиля температуры вследствие оседания термосферы.

- Выявлено существование некоторой переходной зоны, существующей вблизи мезопаузы на высотах 92-93 км, ниже которой температурные тренды для всех сезонов, как правило, имеют отрицательные значения, в то время как выше этой зоны становятся положительными. Высота этой переходной области практически не меняется в течение всего года.

Достоверность полученных результатов

Достоверность полученных результатов обеспечена абсолютной калибровкой интенсивности излучения и точностью (2 К) определяемых вращательных температур, большим объемом материалов наблюдений и использованием стандартных методов статистической обработки результатов измерений.

Практическая значимость.

Результаты проведенных исследований были применены для определения ряда структурных параметров средней атмосферы, коррекции данных многолетних изменений ее температуры, а также при разработке модели высотных распределений температуры и плотности. Они могут быть использованы для уточнения некоторых деталей механизмов возникновения гидроксильного излучения, связанных с его высотных распределением.

Личный вклад.

Работа выполнялась в течение 1999 - 2003 г.г. в ходе проведения плановых работ Института физики атмосферы им. А.М.Обухова (ИФА) РАН. Автором проведены комплексные спектрографические наблюдения на Звенигородской научной станции ИФА РАН. Автор принимал непосредственное участие в обработке, научном анализе и интерпретации полученных экспериментальных данных.

Апробация результатов.

Основные результаты диссертации опубликованы в 12 печатных работах, докладывались на 25-м Ежегодном семинаре "Physics of auroral phenomena" (Apatity, February 26 - March 1, 2002), на 34-й Научной Ассамблее COSPAR (Houston, TX, USA, October 12-19, 2002), на Международном симпозиуме по динамике и химии области мезосферы и нижней термосферы (Foz do Iguacu, Brazil, October 4-8, 2002), на 26-м Ежегодном семинаре "Physics of auroral phenomena" (Apatity, February 25-28, 2003), на 7-й Всероссийской конференции молодых ученых «Малые примеси, атмосферное электричество и динамические процессы в атмосфере» (13-15 мая 2003, г. Нижний Новгород), на Международной конференции «Околоземная астрономия - 2003» (8-13 сентября 2003 г., г. Терскол) и на семинарах Отдела теории климата и Лаборатории физики верхней атмосферы ИФА РАН.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы (172 наименования) и приложений. Она содержит 150 страниц машинописного текста, включая 31 рисунок и 10 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Физика атмосферы и гидросферы», Баканас, Владимир Викторович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Итогом настоящей работы явились следующие результаты:

1. Разработан и введен в действие комплекс спектрофотометрической аппаратуры для автоматической регистрации спектров излучения различных газовых компонентов ночной верхней атмосферы в видимой и ближней инфракрасной областях спектра 620-1050 нм, что обеспечило одновременную регистрацию вращательных температур молекул гидроксила с колебательным возбуждением с третьего по девятый колебательные уровни.

2. Проведены регулярные наблюдения с 2000 по 2004 г.г. и накоплен большой наблюдательный материал.

3. Проведена спектральная и абсолютная калибровка результатов спектрофотометрических наблюдений. Эти данные совместно с ранее полученными материалами легли в основу банка данных о температуре мезопаузы.

4. Впервые для конкретных гелио-геофизических условий получено спектральное распределение интенсивности излучения в абсолютных фотометрических единицах рэлей (Рл), которое является современной версией «Атласа спектра излучения среднеширотной ночной атмосферы в видимой и ближней инфракрасной областях спектра»

5. Исследованы сезонные вариации вращательных температур ОН, соответствующие колебательным уровням от третьего до девятого. Обнаружено, что в отличие от прежних исследований они имеют существенные различия:

- амплитуды годовых и полугодовых вариаций излучения с высоких колебательных уровней ОН составляют -18 % и ~7 % от среднегодовых значений соответствующих интенсивностей. Излучение с низких колебательных уровней характеризуется сезонными вариациями с одинаковыми амплитудами (11 - 12 % от среднегодовых интенсивностей); различие температур, определяемых для высоких (v s 7) и низких (v ss 6) колебательных уровней, становится более значительным (10 - 16 К) в периоды летнего и зимнего солнцестояния и осеннего равноденствия. Оно обусловлено различием фаз и амплитуд годовых и полугодовых гармоник вариаций исследуемых температур; максимумы годовых вариаций характеристик излучения с высоких колебательных уровней гидроксила опережают максимумы соответствующих вариаций характеристик излучения с низких колебательных уровней. Сдвиг фаз, по-видимому, связан с действием не только озоно-водородного процесса, ответственного за возбуждение высоких колебательных уровней, но и перегидроксильного механизма, обусловливающего дополнительное возбуждение нижних уровней v < 6. Известно, что вклад их в общий процесс возбуждения молекулы ОН определяется сезоном года вследствие вариаций содержания атомарного кислорода. Впервые оптическими и радиофизическими методами проведены систематические в течение нескольких лет одновременные наземные измерения излучений гидроксила и озона в области мезопаузы. Определены на высотах 80-90 км для ночных зимних условий температура, концентрация молекул азота и кислорода, озона и атомов водорода и кислорода: [М] = [N2]+[02] = (1.2+0.2)-1014 см"3, [Н] = (8.4+1.8)-107 см"3 и [О] = (0.9±0.2)-10и см"3. Обнаружено, что измеренные значения температуры превышают модельные в среднем на 20 К. Оценены статистические закономерности сезонных вариаций температуры мезосферы и нижней термосферы и ее трендов по данным многолетних измерений характеристик верхней атмосферы:

- в летний период тренд меняется от ~ -1.0 К/год на высоте 80 км до нулевых значений на высотах 87-97 км.

- в зимний период тренд в интервале высот 80-87 км имеет выраженный отрицательный характер, достигая значений -(1.0 -г 1.7) К/год. Вблизи 92 км он постепенно принимает нулевое значение, а у основания термосферы (-102 км) становится положительным (-0.7 К/год).

8. На основе фотохимического механизма возникновения и статистических характеристик вариаций параметров гидроксильного излучения выполнен расчет сезонных изменений высотного распределения концентраций озона на высотах 80-100 км ночное время для условий минимума и максимума солнечной активности. Высота максимума концентрации озона понижается с увеличением солнечной активности примерно на 4 км и это наиболее выражено в летнее время.

В заключение автор считает своим приятным долгом выразить искреннюю благодарность своему научному руководителю А.И Семенову за советы и внимание, руководству Института за предоставленную возможность работы над темой, коллективу Лаборатории за постоянную помощь и поддержку в проведении наблюдений.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Баканас, Владимир Викторович, 2004 год

1. Аммосов 77.77., Гаершьееа Г.А. Энергетический вклад длинно-периодных волн в мезосферу // Геомагнетизм и аэрономия. 1996. Т. 36. № 4. С. 202-206.

2. Артемьев В.В. Фотоэлектронные счетчики фотонов // Оптико-механическая промышленность. 1979. № 1. С. 62-68.

3. Атмосфера. Справочник. JL: Гидрометеоиздат, 1991.

4. Баканас В.В., Железное Ю.А., Перминов В.И., Семенов А.И., Хомич В.Ю. Атлас собственного излучения ночной верхней атмосферы для средних широт в видимой и ближней ИК областях спектра // Препринт ИФА РАН - НТЦ УП РАН.-М. 2001 а. с. 20.

5. Баканас В.В., Железное Ю.А., Семенов А.И., Хомич В.Ю. Исследования геофизических характеристик верхней атмосферы на основе зарегистрированных спектров ее собственного ночного излучения // Препринт ИФА РАН НТЦ УП РАН.-М. 2002. с. 40.

6. Берг М.А., Шефов Н.Н. Гидроксильная эмиссия с различным колебательным возбуждением // Полярные сияния и свечение ночного неба. М.: Издательство АН ССР. 1963. № 10. С. 19-23.

7. Берковский А.Г., Гаванин В.А., Зайделъ И.Н. Вакуумные фотоэлектронные приборы// М.Радио и связь. 1988. 272с.

8. Брасье Г., Соломон С. Аэрономия средней атмосферы. JL: Гидрометеоиздат, 1987.

9. Гордиец Б.Ф., Осипов А. И., Шелепин Л. А. Кинетические процессы в газах и молекулярные лазеры // М.: Наука. 1980. 512 с.

10. Григорьева В.М., Гершензон Ю.М., Шалашилин Д.В., Уманский С.Я. Новый кинетический механизм гидроксильного свечения ночного неба и особенности колебательной релаксации верхних уровней OH(v = 7-9) на 02 // Хим. физика. 1994. Т. 13. № 10. С. 3-12.

11. П.Докучаева О.Д. Астрономическая фотография: Материалы и методы. М.: Физматлит. 1994. 480 с.

12. Зайделъ КН., Куренков Г.И. Электронно-оптические преобразователи. М.: Энергия. 1976. 56 с.

13. Каталог "Оптические приборы ". Светосильный спектрограф СП-48. Светосильный спектрограф СП-50. М.: Машиностроение. 1959. Т.4. С.76-84.

14. Ю.Красовский В.И. О ночном излучении неба в инфракрасной области спектра // Докл. АН СССР. 1949. Т.66. № 1. С.53-54. 21 .Красовский В.И. Природа инфракрасного излучения ночного неба // Докл. АН СССР. 1950. Т. 73. № 4. С. 679-682.

15. Красовский В.И. Проблема гидроксильного излучения и пути ее решения // Космические исследования. 1971. Т.9. № 1. С.54-65.

16. Красовский В.И, Потапов Б.П., Семенов А.И., Соболев В.Г., Шагаев М.В., Шефов Н.Н. Внутренние гравитационные волны вблизи мезопаузы. I. Результаты исследований гидроксильного излучения //

17. Перминов В.И. Измерения атомного водорода мезопаузы по вариациям гидроксильного излучения // Геомагнетизм и аэрономия. 1997. Т. 37. №4. С. 174-176.

18. Перминов В.И., Семенов А.И. Неравновесность вращательной температуры полос ОН с высоким колебательным возбуждением // Геомагнетизм и аэрономия. 1992. Т. 32. № 2. С. 175-178.

19. Ъ2.Питерская Н.А., Шефов Н.Н. Распределение интенсивности во вращательно-колебательных полосах ОН // Полярные сияния и свечение ночного неба. М.: Наука. 1975. № 23. С. 69-122.

20. ЪЪ.Потапов Б.П. Исследование внутренних гравитационных волн в верхней атмосфере оптическим методом на основе счета фотонов // Диссертация на соискание ученой степени к.ф.-м.н. ИФА АН СССР. 1979. 134 с.

21. ЪА.Потапов Б.П., Семенов А.И., Соболев В.Г., Шагаев М.В. Внутренние гравитационные волны вблизи мезопаузы. II. Аппаратура и методы оптических измерений // Полярные сияния и свечение ночного неба. М.: Советское радио. 1978. № 26. С. 30-65.

22. Семенов А.И. Температурный режим нижней термосферы по эмиссионным измерениям в течение последних десятилетий // Геомагнетизм и аэрономия. 1996. Т. 36. № 5. С. 90-97.

23. Семенов А.И. Многолетние изменения высотных распределений озона и атомарного кислорода в нижней термосфере // Геомагнетизм и аэрономия. 1997. Т. 37. № 3. С. 132-142.

24. Семенов А.И., Шефов Н.Н. Эмпирическая модель вариаций гидроксильного излучения // Геомагнетизм и аэрономия. 1996. Т. 36. № 4. С. 68-85.

25. Семенов А.Н., Шефов Н.Н. Эмпирическая модель вариаций эмиссии атомарного кислорода 557.7 нм в ночное время. 1. Интенсивность // Геомагнетизм и аэрономия. 1997. Т. 37. № 2. С. 81-90.

26. Семенов А.И., Шефов Н.Н. Эмпирическая модель вариаций эмиссии атомарного кислорода 557.7 нм в ночное время. 2. Температура // Геомагнетизм и аэрономия. 1997. Т. 37. № 3. С. 143-147.

27. Семенов А.И., Шефов Н.Н. Эмпирическая модель вариаций эмиссии атомарного кислорода 557.7 нм в ночное время. 1. Высота излучающего слоя // Геомагнетизм и аэрономия. 1997. Т. 37. № 4. С.105-111.

28. Семенов А.И., Шефов Н.Н. Вариации температуры и содержания атомарного кислорода в области мезопаузы и нижней термосферы при изменении солнечной активности// Геомагнетизм и аэрономия. 1999. Т. 39. № 4. С. 87-91.

29. Соболев Н.А., Берковский А.Г., Чечик Н.О., Елисеев Р.Е. Фотоэлектронные приборы // М.: Наука. 1965. 692 с.

30. А А.Соломонов С.В., Кропоткина Е.П., Лукин А.Н., Пономаренко Н.И., Розанов С.Б. О вариациях атмосферного озона на миллиметровых волнах // Изв. АН. Физика атмосферы и океана. 1993. Т. 29. № 8. С. 525-531.

31. Соломонов С.В., Розанов С.Б., Кропоткина Е.П., Лукин А.Н.

32. Спектрорадиометр для дистанционного зондирования атмосферного озона на миллиметровых радиоволнах // Радиотехника и электроника. 2000. Т. 45. № 12. С.1519-1525.

33. Суходоев В.А. Внутренние гравитационные волны вблизи мезопаузы. VIII. О тропосферных источниках // В кн.: Полярные сияния и свечение ночного неба. М.: Радио и связь. 1981. № 29. С.76-79.

34. Фишкова Л.М. О проявлениях динамики атмосферы в вариациях ночного излучения мезосферы и нижней термосферы // Ионосферные исследования. 1979. № 29. С.60-65.

35. Фишкова Л.М. Многолетний ход ночного излучения ОН и О среднеширотной верхней атмосферы // В кн.: Полярные сияния и свечение ночного неба. М.: Сов. Радио. 1981. № 29. С.22-25.

36. Фишкова Л.М. Ночное излучение среднеширотной верхней атмосферы Земли. Тбилиси: Мецниереба, 1983. 272с.

37. Фишкова Л.М., Марцваладзе Н.М., Шефов Н.Н. Сезонные вариации эмиссии атомарного кислорода 557.7 нм от солнечной активности и многолетнего тренда // Геомагнетизм и аэрономия. 2001. Т. 41. № 4. С.

38. Харитонов А.В, Глушкова Е.А., Князева А.Н, Морозова Н.Н., Ребристый В. Т., Сокодовников Т.В., Терещенко В.Н., ФришбергЛ.Д. Спектрометрические стандарты для наблюдения планет и комет и некоторые вопросы звездной спектрофотометрии. Алма-Ата: Наука. 1972.

39. Чемберлен Дж. Физика полярных сияний и излучения атмосферы.// М. : ИЛ. 1963. 777 с.

40. Шагаев М.В. Вариации колебательного возбуждения ОН, обусловленные гравитационными волнами // В кн.: Полярные сияния и свечение ночного неба. М.: Сов. Радио. 1976. № 24. С.27-31.

41. Шагаев М.В. Характеристики вариаций гидроксильного излучения, отображающие процессы его возникновения // В кн.: Полярные сияния и свечение ночного неба. М.: Сов. Радио. 1978. С. 18-25.

42. Шефов Н.Н. Об определении вращательной температуры полос ОН // Спектральные, электрофотометрические и радиолокационные исследования полярных сияний и свечения ночного неба. М.: Изд-во АН СССР. 1961. № 5. С. 5-9.

43. Шефов Н.Н. О населенностях колебательных уровней молекул гидроксила // В кн.: Спектральные, электрофотометрическиеи радиолокационные исследования полярных сияний и свечения ночного неба. М.: Академия наук СССР. 1961. № 6. С.21-27.

44. Шефов Н.Н. Гидроксильное излучение верхней атмосферы // Докторская диссертация. М.: ИФА АН СССР. 1971. 423 с

45. Шефов Н.Н. Поведение гидроксильной эмиссии в течение солнечного цикла, сезонов и геомагнитных возмущений // В кн.: Полярные сияния и свечение ночного неба. М.: Наука. 1973. № 20. С. 23-39.

46. Шефов Н.Н. Результаты исследований гидроксильной эмиссии //В кн.: Полярные сияния и свечение ночного неба. М.: Сов. Радио. 1975. № 22. С.71-76.

47. Шефов Н.Н. Сезонные вариации гидроксильной эмиссии // В кн.: Полярные сияния и свечение ночного неба. М.: Сов. Радио. 1976. № 24. С.32-36.

48. Шефов Н.Н. Некорпускулярная природа ионосферного поглощения, возникающего на средних широтах после геомагнитных бурь // В кн.: Полярные сияния и свечение ночного неба. М.: Сов. Радио. 1978. № 27. С.36-44.

49. Шефов Н.Н., Питерская Н.А. Спектральные и пространственно-временные характеристики фонового свечения верхней атмосферы. Гидроксильное излучение // Полярные сияния и свечение ночного неба.М.: ВИНИТИ. 1984. № 31. С.23-123.

50. Шефов Н.Н., Семенов А.И. Эмпирическая модель вариаций эмиссии атомарного натрия в ночное время. 2. Высота излучающего слоя // Геомагнетизм и аэрономия. 2001. Т. 41. № 2. С.267-271.

51. Шефов Н.Н., Семенов А.И., Юрченко О.Т. Эмпирическая модель вариаций эмиссии атомарного натрия в ночное время. 1. Интенсивность // Геомагнетизм и аэрономия. 2000. Т.40. № 1. С. 112117.

52. Шкловский ИС. // Изв. Крым. Астр. Обе. 1951. № 7. С.34-58.

53. Щеглов П.В. Электронная телескопия. М.: Изд-во Физ.-Мат.Лит. 1963. 196 с.

54. Baker D J., Stair A.T. Rocket measurements of the altitude distributions ofthe hydroxyl airglow // Physica Scripta. 1988. V.37. № 4. P. 611-622. 16.Bates D.R., NicoletM. The photochemistry of atmospheric water vapour // J.

55. BroadfootA.L., Kendall K.R. Airglow spectrum 3100-10000 A // J. Geophys. Res. 1968. V. 73. № 1. P. 426-428.

56. CushionK. Hi. Molec. Spectroscopy. 1963. V.10. P.182-189.81 .Chalamala R., Copeland RA. Collision dynamics of ОН(Х2П, v = 9) // J. Chem. Phys. 1993. V. 99. № 8. P. 5807-5812.

57. Chandra S., Jackman C.H., Fleming T.L., Russel III J.M. The seasonal and long term changes in mesospheric water vapor // Geophys. Res. Lett. 1997. V. 24. № 6. P. 639-642.

58. Charters P.E., Macdonald R.G., PolanyiJ.C. Formation of vibrationally excited OH by the reaction H + 03 // Appl. Opt. 1971. V.10. № 8.1. P.1747 1754.

59. Chikashi Y., Masahara F., Hirota E. Detection of the NaO radical by microwave spectroscopy 11 J. Chem. Phys. 1989. V. 90. № 6. P. 3033-3037.

60. Clemesha B.R., Simonich D.M., Batista P.P. A long-term trend in the height of the atmospheric sodium layer: possible evidence for global change // Geophys.Res.Lett. 1992. V.19. №5. P.457-460.

61. Clemesha B.R., Simonich D.M., Takahashi H., Melo S.M.L., Plane J.M.C. Experimental evidence for photochemical control of the atmospheric sodium layer // J. Geophys. Res. 1995. V. 100. № D9. P. 18909-18916.

62. Garvin D. Chemically induced vibrational excitation: A study of hydroxyl radicals formed in the H + 03 atomic flame // J. American Chem. Soc. 1959. V.81. № 13. P.3173-3179.

63. Garvin D., McKinley J.D. Rate of the reaction: H + ОЗ -» OH + 02. An analysis of a product emitter flame // J. Chem. Phys. 1956. V.24. № 6. P.1256-1264.

64. Goldman A., Schoenfeld W.G., Goorvitch D., Chackerian C. Jr, DotheH., Melen F., Abrams M.C., Selby J.EA. Updated line parameters for ОН Х2П Х2П (v", v') transitions // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 1998. V. 59. № 3-5. P. 453-469.

65. Greenblatt G.D., WiesenfeldJ.R. Time-resolved emission studies of vibrationally excited hydroxyl radicals: OH(X П.У"=9) // J. Geophys. Res. 1982. V.87. № C12. P.11145-11152.

66. Golitsyn G.S., Semenov A.I., Shefov N.N. , Fishkova L.M., Lysenko E.V., Perov S.P. Long-term temperature trends in the middle and upper atmosphere 11 Geophys. Res. Lett. 1996. V. 23. № 14. P. 1741-1744.

67. Goorvitch D., Goldman A., Hoang Dothe, Tipping R.H., Chackerian C. Hydroxyl Х2П pure rotational transitions // J. Geophys. Res. 1992. V.97. № 18. P. 20771-20786.

68. Grossmann K.U. Recent measurements of trace constituents from rocket and balloon probes.// Adv. Space Res. 1987. V. 7. № 9. P. 95-101.

69. HelmerM., Plane J.M. С. A study of the reaction Na02 + О NaO + 02 : implications for the chemistry of sodium in the upper atmosphere // J. Geophys. Res. 1993. V. 98. № D12. P. 23207-23222.

70. Herschbach D.R., Kolb C.E., Worsnop D.R., ShiX. Excitation mechanism of the mesospheric sodium nightglow // Nature. 1992. V. 356. № 6368. P. 414-416.

71. Herzberg G. Molecular spectra and molecular structure . I. Spectra of diatomic molecules // 2nd edition. New York. Van Mostrand Reinhold Co.1950. 658 p.

72. Herzberg G. The atmospheres of the planets // J. Roy. Astr. Soc. Canada.1951. V.45. № 3. P.100-123.

73. Howard M.J., Smith I.W.M. Direct rate measurements of the reactions

74. N + OH —► NO + H and О + OH —> 02 + H from 250 to 515 К // J. Chem. Soc. Faraday Trans. 2. 1981. V.77. № 7. P. 997-1002.

75. Keyser I.F. Absolute rate and temperature dependence of the reactionлbetween hydrogen ( S) atoms and ozone // J. Phys. Chem. 1979. V. 83. № 3. P. 645-651.

76. Klenermann D., Smith I. W.M Infrared chemiluminescence studies using a SISAM spectrometer reactions producing vibrationally excited OH // J. Chem. Soc. Faraday Trans. 2.1987. V.83. № 2. P.229-241.

77. Knutsen K., Copeland R.A. Vibrational relaxation of OH(X П, v = 7, 8) by 02, N2, N2 О and C02 // EOS Trans. AGU. 1993. V. 43. Fall Meeting Suppl. P. 472.

78. Krassovsky V.I., PotapovB.P., SemenovA.I., Sobolev V.G., ShagaevM.V., Shefov NN. On the equilibrium nature of the rotational temperature of hydroxyl airglow//Planet. Space Sci. 1977. V. 25. № 6. P. 596-597.

79. WO. Krassovsky V.I., Shefov V.I, Yarin V.I. Atlas of the airglow spectrum X 3000-12400 A // Planet. Space Sci. 1962. V.9. № 12. P. 883-915.

80. Lambert J.D. Vibrational and rotational relaxation in gases // Oxford: Clarendon. 1977. 250 p.

81. LanghoffS.R., Werner H.-J., Rosmus P. Theoretical transition probabilities for the OH Meinel system // J. Mol. Spectr. 1986. V. 118. № 4. P. 507-529.

82. Le Texier H., Solomon S., Garcia R.R. Seasonal variability of the OH Meinel bands // Planet. Space Sci. 1987. V.35. № 8. P.977-989.

83. Lewis R.S., Watson R.T. Temperature dependence of the reaction0(3P) + ОН(2П) -*■ 02 + H//J. Phys .Chem. 1980. V.84. № 7. P.3495-3499.

84. US. Lowe R.P. Interferometric spectra of the Earth's airglow (1.2 to 1.6 цш) // Phil. Trans. Roy. Soc. London. 1969. V. A264. № 1150. P. 163-169.

85. McDade I.C. The altitude dependence of the ОН(Х2П) vibrational distribution in the nightglow: some model expectations // Planet. Space Sci. 1991. V.39. № 7. P.1049-1057.

86. McDade I.C., Llewellyn E.J. Kinetic parameters related to sources and sinks of vibrationally excited OH in the nightglow // J. Geophys. Res. 1987. V.92. № A7. P.7643-7650

87. McNeil W.J., Murad E., Lai S.T. Comprehensive model for the atmospheric sodium layer // J. Geophys. Res. 1995. V. 100. № D8. P. 1684716855.

88. MeinelA.B. The near-infrared spectrum of the night sky and aurora // Publ. Astron. Soc. Pacific. 1948. V.60. P.373-378.

89. MeinelA.B. OH emission bands in the spectrum of the nightsky // Astrophys. J. 1950. V.lll. № 3. P. 555-564.

90. Mies F.H. Calculated vibrational transition probabilities of ОН(Х2П) // J. Molec. Spectroscopy. 1974. V.53. P.150-188.

91. MlynczakM.G., Solomon S. A detailed evaluation of the heating efficiency in the middle atmosphere // J. Geophys. Res. 1993. V. 98. № D6. P. 1051710541.

92. Murphy R.E. Infrared emission of the OH in the fundamental and first overtone bands // J. Chem. Phys. 1971. V.54. № 11. P.4852-4859.

93. Murtagh D.P., McDade I.C., Greer R.G.H., StegmanJ., Witt G., Llewellyn E.J. ETON 4: An experimental investigation of the altitude dependence of the O2 (A32u+) vibrational populations in the nightglow // Planet. Space Sci. 1986. V. 34. №9. P. 811-817.

94. Nicolet M. Aeronomic reactions of hydrogen and ozone I I Mesospheric models and related experiments / Ed. G.Fiocco. Dordrecht: D.Reidel Publ. Co. 1971. P. 1-151.

95. Nicolet M. The photodissociation of water vapour in the mesosphere // J. Geophys. Res. 1981. V.86. № Сб. P.5203-5208.133 .NicovichJ.M., Wine P.H. Temperature dependence of the 0 + H02 rate coefficient // J. Phys. Chem. 1987. V.91. № 19. P.5118-5123

96. Ojfermann D., GraefH. Messungen der OH*-Temperatur // Promet. 1992. V. 22. № 2-4. P. 125-128.

97. Ohoyama H., Kasai Т., Yoshimura Y., Kimura H., Kuwata K. Initial distribution of vibrationally excited OH radicals produced in the

98. H + 03 —> OH(X Пщ, 3/2) +O2reaction. Chemi luminescence by a crossed beam technique // Chem. Phys.Lett. 1985. V. 118. № 3. P. 263-266.

99. Pendleton W., Espy P., Baker D., Steed A., Fetrow M., Henriksen K. Observation of OH Mainel (7, 4) P(N"=13) transitions in the night airglow // J. Geophys. Res. 1989. V. 94. № Al. P. 505-510.

100. Plane J.M.С. The chemistry of meteoric metals in the Earth's upper atmosphere // Int. Rev. Phys. Chem. 1991. V. 10. № 1. P. 55-106.

101. Ш. Potter A.E., Coltharp R.J., Worley S.D. //J. Chem. Phys. 1971. V.54. P.992-999.

102. Rensberger K. J., Jeffries J.В., Crosley D.R. Vibrational relaxation of OH(X2nj v=2) // J- Chem. Phys. 1989. V.90. № 5. P.2174-2178.

103. Roble R.G., Hays P.B. On determining the ozone number density distribution from OAO-2 stellar occultation measurements // Planet. Space Sci. 1974. V. 22. № 9. P. 1337-1340.

104. ScheerJ., ReisinE.R., Espy J.P., Bittner M.M., GraefH.H., Offermann D., Ammosov P.P., Ignatiev V.M. Large-scale structures in hydroxyl rotational temperature during DYANA // J. Atmos. Terr. Phys. 1994. V. 56. № 13/14. P. 1701-1715.

105. Schubert G., WalterscheidR.L., HechtJ.H., Sivjee G.G. Temperature gradients at mesopause heights inferred from OH nightglow data // J. Geophys. Res. 1990. V. 95. № All. P. 19061-19067.

106. She C.Y., von Zahn U. Concept of a two-level mesopause: support through new lidar observations // J. Geophys. Res. 1998. V. 103. № D5. P. 58555863.

107. ShefovN.N. Relations between the hydroxyl emission of the upper atmosphere and the stratospheric warmings // Gerlands Beitrage Geophys. 1973. V.82. № 2. P.lll-114.

108. Semenov A.I. Long-term temperature trends for different seasons by hydroxyl emission // Physics and chemistry of the Earth. 2000. V. 25. № 56. P. 525-529.

109. Sivjee G.G., Walterscheid R.L., HechtJ.H., Hamwey R.M., ShubertG., Christensen A.B. Effect of atmospheric disturbances on polar mesopause airgiow OH emissions I I J. Geophys. Res. 1987. V.92. № A7. P.7651-7656.

110. Smith СЛ., Toumi R., Haigh J.D. Seasonal trends in stratospheric water vapour // Geophys. Res. Lett. 2000. V. 27. № 12. P. 1687-1690.

111. Snelling D., Hampson J. Water vapor concentration and neutral reactions in the mesosphere and stratosphere // Aeronomy report (ed. C.F.Sechrist). Urbana: Univ. Illinois, 1969. № 32. P. 223-234.

112. Spencer J.E., Glass G.P. Some reactions of OH(V=l) // Int. J. Chem. Kinetics. 1977. V.9. № 1. P. 111-114.

113. States R.J., Gardner C.S. Structure of the mesospheric Na layer at 40° N latitude: seasonal and diurnal variations // J. Geophys. Res. 1999. V. 104. № D9. P.11783-11798.

114. Streit G.E., Johnston H.S. Reactions and quenching of vibrationally excited hydroxyl radicals // J. Chem. Phys. 1976.V.64, № 1. P.95-103.

115. Swenson G.R., Mende S.B., Geller S.P. Fabry-Perot imaging observations of OH(8-3): rotational temperatures and gravity waves // J. Geophys. Res. 1990. V.95. № A8. P.12251-12263.

116. Takahashi И., Batista P.P. Simultaneous measurements of OH(9,4), (8,3), (7,2), (6,2), and (5,1) bands in the air-glow // J. Geophys. Res. 1981. V.86. № A7. P. 5632-5642.

117. Takahashi H., Batista P.P., Sahai Y., Clemesha B.R. Atmospheric wave propagations in the mesopause region observed by the OH(8,3) band, NaD, 02A(8645 A) band and 015577 A nightglow emissions // Planet. Space Sci. 1985. V.33. № 4. P. 381-384.

118. Takahashi H., Clemesha B.R., Sahai Y., Batista P., Simonich D.M. Seasonal variations of mesospheric hydrogen and ozone concentrations derived from ground-based airglow and lidar observations // J. Geophys. Res. 1992. V. 97. P. 5987-5995.

119. Takahashi H., Sahai Y., Teixeira N.R. Airgiow intensity and temperature response to atmospheric wave propagation in the mesopause region // Adv. Space Res. 1990. V.10. № 10. P.1077-1081.

120. The book of photon tools. Stratford: Oriel Instruments. 1999. 800 p.

121. Thomas R.J. Seasonal ozone variations in the upper mesosphere // J. Geophys. Res. 1990. V. 95. № D6. P. 7395-7401.

122. Thomas RJ. Atomic hydrogen and atomic oxygen density in the mesopause region: global and seasonal variations deduced from Solar Mesospheric Explorer near-infrared emission // J. Geophys. Res. 1990. V. 95. № D10. P. 16457-16476.

123. Turnbull D.N. An empirical determination of the electric dipole moment function and transition probabilities of ОН(Х2П) // Ph. D. thesis. University of Western Ontario. London. 1987. 79 p.

124. Turnbull D.N., LoweR.P. New hydroxyl transition probabili ties and their importance in airglow studies // Planet. Space Sci. 1989. V.37. № 6. P.723-738.

125. UlwickJ.C., Baker K.D., Baker DJ., Steed A J., Pendleton W.R., Grossmann K., Bruckelmann H.G. Mesospheric minor species determinations from rocket and ground-based i.r. measurements // J. Atmos. Terr. Phys. 1987. V. 49. № 7/8. P. 855-862.

126. Weill G., ChristopheJ. Long term variations of OH nightglow emission -relation to stratospheric humidity? // In: Dynamical and chemical coupling, eds.: Grandal B. and Holtet J.A.,D. Reidel Publishing Co. Dordrecht. Holland. 1977. P.85-90.

127. Wiens R.H., Weill G. Diurnal, annual and solar cycle variations of hydroxyl and sodium nightglow intensities in the Europe-Africa sector // Planet. Space Sci. 1973. V.21. № 6. P. 1011-1027.

128. Wilson W.J., Schwartz R.R. Diurnal variations of mesospheric ozone using millimeter measurements // J. Geophys. Res. 1981. V. 86. № D8. P. 75357538.

129. WinickJ.R. Photochemical processes in the mesosphere and thermosphere. In: Solar-Terristrial Physics // ed. by R.L.Carovillano and J.M.Forbs. D. Reidel Hingham Mass. 1983. P.677-732.