Том 16, номер 03, статья № 7

Аннотация:

Дана формулировка континуального поглощения водяного пара в колебательно-неравновесных условиях. Полуэмпирический метод Клафа - Кнейзиса - Дэвиса обобщен на колебательно-неравновесные условия в предположении вращательно-поступательного локального термодинамического равновесия. Рассчитан континуум H₂¹⁶O при самоуширении и уширении воздухом в спектральной области 0-5500 см^-1 при постоянной температуре T = 288 K. Продемонстрирована возможность значительного неравновесного просветления континуума в некоторых спектральных областях, которое объясняется эффектами полной и частичной инверсии заселенности энергетических уровней H₂O. Получено также увеличение поглощения в других спектральных областях. Предложен способ более гибкого описания континуума путем введения нескольких полуэмпирических хи-функций для контуров линий H₂O, которые должны определяться для каждой полосы отдельно с использованием экспериментальных данных. Обсуждаются возможные эксперименты по выявлению природы континуума водяного пара (мономер/ димер) на основе полученных теоретических результатов.

Список литературы:

1. Несмелова Л.И., Творогов С.Д., Фомин В.В. Спектроскопия крыльев линий. Новосибирск: Наука, 1977. 144 с.
2. Clough S.A., Kneizys F.X., Davies R., Gamache R., Tipping R. Theoretical line shape for H2O vapor; application to the continuum // Atmospheric Water Vapor / Ed. by A. Deepak, T.D. Wilkerson, L.H. Ruhnke New York: Academic Press, 1980. P. 25-46.
3. Clough S.A., Kneizys F.X., Davies R.W. Line shape and the water vapor continuum // Atmos. Res. 1989. V. 23. P. 229-241.
4. Ma Q., Tipping R.H. Water vapor continuum in the millimeter spectral region// J. Chem. Phys. 1990. V. 93. № 9. P. 6127-6139.
5. Ma Q., Tipping R.H. A far wing line shape theory and its applications to the water vapor continuum absorption in the infrared region. I // J. Chem. Phys. 1991. V. 95. № 9. P. 6290-6301.
6. Творогов С.Д. Проблема периферии контура спектральных линий в атмосферной оптике// Оптика атмосф. и океана. 1995. Т. 8. № 1-2. С. 18-30.
7. Арефьев В.Н., Дианов-Клоков В.И. Ослабление излучения 10,6 мкм водяным паром и роль димеров (Н2О)2 // Оптика и спектроскопия. 1977. Т. 42. Вып. 5. С. 849-855.
8. Дианов-Клоков В.И., Иванов В.М. О роли механизмов ослабления излучения в окне 8-13 мкм при разных метеорологических условиях// Изв. АН СССР. Физ. атмосф. и океана. 1981. Т. 17. № 6. С. 587-593.
9. Roberts R.E., Selby J.E.A., Biberman L.M. Infrared continuum absorption by atmospheric water vapor in 8-12 m window // Appl. Opt. 1976. V. 15. № 9. P. 2085-2090.
10. Suck S.H., Kassner J.L., Yamaguchi Y. Water cluster interpretation of IR absorption spectra in the 8-14 m wavelength region // Appl. Opt. 1979. V. 18. № 15. P. 2609-2618.
11. Демчук Ю.С., Мирумянц С.О., Москаленко Н.И., Филиппов В.Л. О природе континуального поглощения парами воды и температурной зависимости в областях спектра 3-3,5 и 8-12 мкм// Оптика и спектроскопия. 1990. Т. 69. Вып. 1. С. 64-70.
12. Демчук Ю.С., Мирумянц С.О., Винокуров С.Л. О природе просветления паров воды в области спектра 8-12 мкм под влиянием лазерного излучения СО2 // Оптика и спектроскопия. 1992. Т. 72. Вып. 1. С. 93-97.
13. Golovko V.F. Dispersion formula and continuous absorption of water vapor // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 2000. V. 65. P. 621-644.
14. Golovko V.F. Continuous absorption of water vapor and a problem of the absorption enhancement in the humid atmosphere// J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 2001. V. 69. P. 431-446.
15. Carlon H.R. Do clusters contribute to the infrared absorption spectrum of water vapor? // Infrared Phys. 1979. V. 19. № 3. P. 549-557.
16. Suck S.H., Kassner J.L., Thurman R.E., Yue P.S., Anderson R.A. Theoretical prediction of ion clusters relevant to the atmosphere: size and mobiliti// J. Atmos. Sci. 1981. V. 38. № 6. P. 1272-1278.
17. Дианов-Клоков В.И., Иванов В.М. О возможной роли аэрозоля в ослаблении излучения 10,6 мкм слабозамутненной атмосферой// Изв. АН СССР. Физ. атмосф. и океана. 1978. Т. 14. № 3. С. 328-330.
18. Щелканов Н.Н. Влияние аэрозоля на оценку температурной зависимости континуума водяного пара в области 8-12 мкм// Оптика атмосф. и океана. 1996. Т. 9. № 7. С. 895-900.
19. Thomas M.E. Empirical water vapor continuum models for infrared propagation// Proc. SPIE. 1995. V. 2471. P. 66-76.
20. Пеннер С.С. Количественная молекулярная спектроскопия и излучательная способность газов. М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1963.
21. Лосев С.А. Газодинамические лазеры. М.: Наука, 1977.
22. Гордиец Б.Ф., Осипов А.И., Шелепин Л.А. Кинетические процессы в газах и молекулярные лазеры. М.: Наука, 1980. 512 с.
23. Bullitt M.K., Bakshi P.M., Picard R.H., Sharma R.D. Numerical and analytical study of high- resolution limb spectral radiance from nonequilibrium atmospheres// J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 1985. V. 34. № 1. P. 33-53.
24. Manuilova R.O., Shved G.M. The 4.8 and 9.6 m O3 band emissions in the middle atmosphere// J. Atmos. and Terr. Phys. 1992. V. 54. № 9. P. 1149-1168.
25. Edwards D.P., Lopez-Puertas M. Non-local thermodynamic equilibrium studies of the 15- m bands of CO2 for atmospheric remote sensing // J. Geophys. Res. D 1993. V. 98. № 8. P. 14955-14977.
26. Ivanov S.V., Buzykin O.G., Rusyanov D.A. Atmospheric transmission control with infrared lasers// Proc. SPIE. 1999. V. 3688. P. 501-507.
27. Ivanov S.V., Buzykin O.G., Rusyanov D.A. Laser-induced atmospheric transmission windows in infrared// Proc. SPIE. 1999. V. 3732. P. 157-163.
28. Бузыкин О.Г., Иванов С.В. Частичная инверсия в малых молекулах: новые возможности для спектроскопической диагностики газов // Оптика и спектроскопия. 2000. Т. 88. Вып. 5. С. 772-781.
29. Benedict W.S., Pollack M.A., Tomlinson III W.J. The water-vapor laser // IEEE J. Quantum Electron. 1969. V. QE-5. № 2. P. 108-124.
30. Burch D.E. Continuum absorption by H2O. Rep. AFGL-TR-81-0300 (U.S. Air Force Geophys. Laboratory, Hanscom Air Force Base, Mass., 1981).
31. Burch D.E. Absorption by H2O in narrow windows between 3000-4200 cm-1. Rep. AFGL-TR-85-0036 (U.S. Air Force Geophys. Laboratory, Hanscom Air Force Base, Mass., 1985).
32. Burch D.E. and Alt R.L. Continuum absorption in the 700-1200 cm-1 and 2400-2800 cm-1windows. Rep. AFGL-TR-84-0128 (U.S. Air Force Geophys. Laboratory, Hanscom Air Force Base, Mass., 1984).
33. Rothman L.S., Rinsland C.P., Goldman A., Massie S.T., Edwards D.P., Flaud J.-M, Perrin A., Camy-Peyret C., Dana V., Mandin J.-Y., Schroeder J., McCann A., Gamache R.R., Wattson R.B., Yoshino K., Chance K.V., Jucks K.W., Brown L.R., Nemtchinov V., Varanasi P. The HITRAN molecular spectroscopic database and HAWKS (HITRAN Atmospheric Workstation): 1996 edition// J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 1998. V. 60. № 5. P. 665-710.
34. Buzykin O.G., Ionin A.A., Ivanov S.V., Kotkov A.A., Seleznev L.V., Shustov A.V. Resonant absorption of first-overtone CO laser radiation by atmospheric water vapor and pollutants// Laser and Particle Beams. 2000. V. 18. P. 697-713.
35. Доля З.Е., Назарова Н.Б., Парамонов Г.К., Савва В.А. Локализация населенности на отдельных колебательных уровнях молекулы, возбуждаемой ультракороткими ИК-лазерными импульсами // Оптика и спектроскопия. 1988. Т. 65. Вып. 6. С. 1242-1247.
36. Парамонов Г.К. Селективное возбуждение колебательных уровней молекул импульсами СО2-лазера фемтосекундной длительности// Оптика и спектроскопия. 1991. Т. 70. Вып. 2. С. 446-452.
37. Быков А.Д., Синица Л.Н., Стариков В.И. Экспериментальные и теоретические методы в спектроскопии молекул водяного пара. Новосибирск: Изд-во CO РАН, 1999. 376 с.
38. Cormier J.G., Ciurylo R., Drummond J.R. Cavity ringdown spectroscopy measurements of the infrared water vapor continuum // J. Chem. Phys. 2002. V. 116. № 3. P. 1030-1034.
39. Camy-Peyret C., Flaud J.-M. Line position and intensities in the 2 band of H216O// Mol. Phys. 1976. V. 32. № 2. P. 523-537.
40. Быков А.Д., Макушкин Ю.С., Улеников О.Н. Колебательно-вращательная спектроскопия водяного пара. Новосибирск: Наука, 1989. 296 с.
41. Coudert L.H., Hougen J.T. Analysis of the microwave and far infrared spectrum of the water dimer// J. Mol. Spectrosc. 1990. V. 139. P. 259-277.