сотрудник с 01.01.1991 по 01.01.2022
Апатиты, Мурманская область, Россия
Апатиты, Россия
Численные оценки содержания окиси азота в полярных сияниях сделаны на основе результатов фотометрических наблюдений интенсивностей эмиссий 427.8, 557.7 и 630.0 нм. Наблюдения проводились в полуночные часы в обсерваториях Полярного геофизического института. Оценки сделаны методом численного моделирования в рамках нестационарной физико-химической модели авроральной ионосферы [Дашкевич и др., 2017]. Показано, что концентрация окиси азота [NO] в максимуме ее высотного профиля лежит в интервале (1÷3.3)∙10^8 см–3. В результате оценки не обнаружена прямая корреляция величин в максимуме высотного профиля [NO]max с интенсивностями свечения в эмиссии 427.8 нм.
окись азота, концентрации ионосферных компонент, полярные сияния, интенсивность эмиссии, моделирование, электронные высыпания
ВВЕДЕНИЕ
Окись азота NO, являясь малой составляющей атмосферы, играет важную роль в цикле физико-химических процессов, протекающих во время высыпания авроральных электронов в ионосферу. Прямые масс-спектрометрические измерения концентрации NO непосредственно в полярных сияниях отсутствуют. Оценки содержания NO в авроральной зоне были сделаны на основе анализа ракетных измерений либо ионного состава атмосферы, либо интенсивности NO2 континуума в эмиссии 520.0 нм [Sharp, 1978; Swider, Narcisi, 1977], а также анализа спутниковых измерений интенсивности полосы NO [Gerard, Barth, 1977; Gerard, Noel, 1986; Rusch, Barth, 1975; Siskind et al., 1989; Solomon et al., 1999; Stevens et al., 1997]. На рис. 1 показаны высотные профили [NO], полученные на основе измерений, сделанных непосредственно в полярных сияниях. Видно, что [NO] в максимуме профиля может меняться в диапазоне 107–109 см–3.
В работе [Дашкевич, Иванов, 2017] был детально описан метод, позволяющий получить оценки [NO] в полярных сияниях по результатам измерений интенсивностей излучения в эмиссиях 1NG 391.4 нм, OI(1S) 557.7 и OI(1D) 630.0 нм. В основе данного метода лежит тот факт, что является гасителем иона : диссоциативная рекомбинация которого является одним из основных источников образования атомарного кислорода в 1S состоянии, которое, в свою очередь, служит источником эмиссии 557.7 нм. В данной работе представлены результаты оценок [NO], полученные на основе измерений в полярных сияниях интенсивностей излучения в эмиссиях 1NG 427.8 нм, OI(1S) 557.7 нм и OI(1D) 630.0 нм. Оценки сделаны путем моделирования процессов перераспределения по внутренним степеням свободы энергии возбужденных атмосферных газов, выделившейся в ионосфере вследствие высыпания авроральных электронов. На основе измеренных интенсивностей излучения эмиссий 427.8, 557.7 и 630.0 нм восстанавливались энергетические спектры высыпавшихся электронов и [NO], которые определяют измеренные в полярных сияниях интенсивности эмиссий.
1. Дашкевич Ж.В., Иванов В.Е. Оценка концентрации NO в полярных сияниях по интенсивностям эмиссий 391.4, 557.7 и 630.0 нм // Космические иссл. 2017. Т. 55. С. 337-341. DOI:https://doi.org/10.7868/S0023420617050028.
2. Дашкевич Ж.В., Зверев В.Л., Иванов В.Е. Отношение интенсивностей эмиссий I630.0/I427.8 и I557.7/I427.8 в полярных сияниях // Геомагнетизм и аэрономия. 2006. Т. 46. С. 385-389.
3. Дашкевич Ж.В., Иванов В.Е., Сергиенко Т.И., Козелов Б.В. Физико-химическая модель авроральной ионосферы // Космические иссл. 2017. Т. 55. С. 94-106. DOI:https://doi.org/10.7868/S0023420617020029.
4. Eather R.H., Mende S.B. Systematics in auroral energy spectra // J. Geophys. Res. 1972. V. 77. P. 660-673. DOI:https://doi.org/10.1029/JA 077i004p00660.
5. Gérard J.-C., Barth C.A. High-latitude nitric oxide in the lower thermosphere // J. Geophys. Res. 1977. V. 82, P. 674-680. DOI:https://doi.org/10.1029/JA082i004p00674.
6. Gérard J.C., Noel C.E. AE-D measurements of the NO geomagnetic latitudinal distribution and contamination by N+(5S) emission // J. Geophys. Res. 1986. V. 91. P. 10136-10140. DOI:https://doi.org/10.1029/JA091iA09p10136.
7. Rees M.H., Luckey D. Auroral electron energy derived from ratio of spectroscopic emissions. 1. Model computations // J. Geophys. Res. 1974. V. 79. P. 5181-5186. DOI:https://doi.org/10.1029/JA07 9i034p05181.
8. Rusch D.W., Barth C.A. Satellite measurements of nitric oxide in the polar region // J. Geophys. Res. 1975. V. 80. P. 3719-3721. DOI:https://doi.org/10.1029/JA080i025p03719.
9. Sergienko T.I., Ivanov V.E. A new approach to calculate the excitation of atmospheric gases by auroral electron impact // Ann. Geophys. 1993. V. 11. P. 717-727.
10. Sharp W.E. NO2 continuum in aurora // J. Geophys. Res. 1978. V. 83. P. 4373-4376. DOI:https://doi.org/10.1029/JA083iA09p04373.
11. Siskind D.E., Barth C.A., Evans D.S., Roble R.G. The response of the thermospheric nitric oxide to an auroral storm. 2. Auroral latitudes // J. Geophys. Res. 1989. V. 94, N A12. P. 16899-16911. DOI:https://doi.org/10.1029/JA094iA12p16899.
12. Solomon C.S., Barth C.A., Bailey S.M. Auroral production of nitric oxide measured by the SNOE satellite // Geophys. Res. Lett. 1999. V. 26. P. 1259-1262. DOI:https://doi.org/10.1029/1999GL900235.
13. Stevens M.H., Conway R.R., Cardon J.G., Russell J.M. MAHRSI observations of nitric oxide in the mesosphere and lower thermosphere // Geophys. Res. Lett. 1997. V. 24. P. 3213-3216. DOI:https://doi.org/10.1029/97GL03257.
14. Swider W., Narcisi R.S. Auroral E-region: Ion composition and nitric oxide // Planet. Space Sci. 1977. V. 25. P. 103-116. DOI:https://doi.org/10.1016/0032-0633(77)90014-9.
