Спектральные эмиссии полярных сияний

Поток энергичных электронов, проходя через атмосферу, вызывает не только ионизацию молекул атмосферных газов, но также и их оптическое возбуждение. Вследствие этого в области вторжения авроральных электронов наблюдается свечение характерных атмосферных эмиссий, наиболее интенсивной из которых является первая отрицательная система 1 N₂⁺( 391,4 нм, 427,8 нм, 470,9 нм и т. д.), возбуждение которой происходит одновременно с ионизацией молекулы N₂. Правда, вероятность перехода молекулы в состояние именно В²Σ₂⁺, переход с которого на нижележащие уровни соответствует системе полос 1NGN₂⁺ , оказывается значительно ниже, чем полная вероятность ионизации. Так, например, излучение одного кванта λ=391,4 нм) приходится в среднем на 50 актов ионизации молекулы N₂. Тем не менее, поскольку отношение вероятностей ионизации и возбуждения эмиссий 1 NGN₂⁺ сохраняется постоянным во всем рассматриваемом нами диапазоне энергий, распределение интенсивности эмиссии по высоте отражает распределение плотности ионизации и, соответственно, несет сведения о энергетических спектрах высыпающихся частиц.

Помимо линий азота, интенсивное свечение дает линия атомарного кислорода 557,7 нм. Максимум высотного профиля эмиссии находится выше 90 км, ниже 80 км эмиссия гасится столкновениями. По этой причине линия 557,7 нм часто наблюдается при высыпании низкоэнергичных электронов (например сияния с верхним красным краем).
Линия 630 нм (OI) наиболее медленная - возбужденная молекула имеет наибольшее время жизни - до 100 секунд.

  Водородные линии, обнаруженные в сияниях норвежским ученым Вегардом в 1939 г. имеют полосы 656,3 и 486,1 нм. Эти линии были отождествлены Вегардом с линиями Нα и Нβ серии Бальмера. Источником свечения являются авроральные протоны с энегией в десятки кэВ, высыпающиеся в полярную атмосферу.
Значительная доля энергии свечения выделяется в ультрафиолетовом диапазоне. Использование соответствующих оптических детекторов на спутниках позволяет олучать изображение и на освещенных Солнцем участках авроральной зоны.
Высыпание в атмосферу авроральных и солнечных протонов также вызывает излучение линий азота и кислорода 391,4 нм и 557,7 нм, которые возбуждаются и электроными высыпаниями.

Изучение спектров сияния, соотношения различных эмиссий дает информацию об источнике, энергетическом спектре высыпающихся частиц, поэтому спектрометрические исследования полярных сияний составляет одно из важных направлений магнитосферной физики.

---

Назад, к оглавлению справочника

---

---

5.06.04