Журнал «Оптика атмосферы и океана»

Том 38, номер 02, статья № 1

Лаврентьев Н. А., Родимова О. Б., Фазлиев А. З. О спектральном поведении «неопознанного» континуального поглощения Н₂О в полосах 8800 и 10600 см^-1. // Оптика атмосферы и океана. 2025. Т. 38. № 02. С. 87–92. DOI: 10.15372/AOO20250201.
Скопировать ссылку в буфер обмена

Аннотация:

Исследуются вклады в континуальное поглощение водяным паром, обусловленные различными физическими механизмами. Разность между континуальным поглощением водяным паром, рассчитанным по асимптотической теории крыльев линий, и найденным из эксперимента представляет собой сумму поглощения стабильными димерами и поглощения, обусловленного какими-либо другими поглощающими объектами. Это «неопознанное» поглощение было найдено для интервалов с центрами 8800 и 10600 см^-¹. Спектральный ход «неопознанного» поглощения оказался подобен ходу, полученному в случае моделирования континуального поглощения димерами Н₂О через константы равновесия соответствующих реакций. Разность кривых «неопознанного» поглощения, найденная в двух методах, может рассматриваться как нижняя граница поглощения крыльями мономера. Среди графиков, имеющихся в информационной системе GrafOnto, были найдены графики, качественно подобные «неопознанному» поглощению. Результаты можно считать обнадеживающими, но не окончательными, так как система содержит лишь ограниченный набор веществ.

Ключевые слова:

поглощение, водяной пар, димеры, крылья линий, информационная система GrafOnto

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Elsasser W.M. Note on atmospheric absorption caused by the rotational water band // Phys. Rev. 1938. V. 53, N 9. P. 768. DOI: 10.1103/PhysRev.53.768.
2. Несмелова Л.И., Творогов С.Д. О коэффициенте излучения атмосферных газов // Изв. АН СССР. Физ. атмосф. и океана. 1973. T. 9, № 11. C. 1209–1212.
3. Roach W.T., Goody W.M. Absorption and emission in the atmospheric window from 770 to 1 250 cm^-¹ // Q. J. Roy. Meteorol. Soc. 1958. V. 84. P. 319–331. DOI: 10.1002/qj.49708436203.
4. Викторова А.А., Жевакин С.А. Димер водяного пара и его спектр // Докл. АН СССР. 1966. Т. 171, № 4. С. 833–836.
5. Викторова А.А., Жевакин С.А. Поглощение микрорадиоволн в воздухе димерами водяного пара // Докл. АН СССР. 1966. T. 171, № 5. C. 1061–1064.
6. Penner S.S., Varanasi P. Spectral absorption coefficients in the rotation spectrum of water vapor // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 1967. V. 7, N 4. P. 687–690. DOI: 10.1016/0022-4073(67)90024-6.
7. Varanasi P., Chou S., Penner S.S. Absorption coefficients for water vapor in the 600–1000 cm^-¹ region // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 1968. V. 8. P. 1537–1541. DOI: 10.1016/0022-4073(68)90090-3.
8. Rosenkranz P.W. Pressure broadening of rotational bands. I. A statistical theory // J. Chem. Phys. 1985. V. 83, N 12. P. 6139–6144. DOI: 10.1063/1.449607.
9. Rosenkranz P.W. Pressure broadening of rotational bands. II. Water vapor from 300 to 1100 cm^-¹ // J. Chem. Phys. 1987. V. 87. P. 163–170. DOI: 10.1063/1.453739.
10. Ma Q., Tipping R.H. A far wing line shape theory and its application to the water continuum // J. Chem. Phys. 1991. V. 95. P. 6290–6301. DOI: 10.1063/1.1525459.
11. Ma Q., Tipping R.H. The frequency detuning correction and the asymmetry of line shapes: The far wings of H₂O–H₂O // J. Chem. Phys. 2002. V. 116. P. 4102–4115. DOI: 10.1063/1.1436115.
12. Ma Q., Tipping R.H., Leforestier С. Temperature dependences of mechanisms responsible for the water-vapor continuum absorption: 1. Far wings of allowed lines // J. Chem. Phys. 2008. V. 128, N 12. P. 124313-1–124313-17. DOI: 10.1063/1.2839604.
13. Гордов Е.П., Творогов С.Д. Метод полуклассического представления квантовой теории. Новосибирск: Наука, 1984. 167 с.
14. Несмелова Л.И., Родимова О.Б., Творогов С.Д. Контур спектральной линии и межмолекулярное взаимодействие. Новосибирск: Наука, 1986. 216 с.
15. Творогов С.Д., Родимова О.Б. Столкновительный контур спектральных линий. Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2013. 196 с.
16. Stogryn D.E., Hirshfelder J.O. Contribution of bound, metastable and free molecules to the second virial coefficients and some properties of double molecules // J. Chem. Phys. 1959. V. 31, N 6. P. 1531–1545. DOI: 10.1063/1.1730649.
17. Ptashnik I.V., Shine K.P., Vigasin A.A. Water vapour self-continuum and water dimers: 1. Analysis of recent work // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2011. V. 112. P. 1286–1303. DOI: 10.1016/J.JQSRT.2011.01.012.
18. Hartmann J-M., Ha Tran, Armante R., Boulet C., Campargue A., Forget F., Gianfrani L., Gordon I., Guerlet S., Gustafsson M., Hodges J.T., Kassi S., Lisak D., Thibault F., Toon G.C. Recent advances in collisional effects on spectra of molecular gases and their practical consequences // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2018. V. 213. P. 178–227. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2018.03.016.
19. Hoang P.N.M., Joubert P., Robert D. Speed-dependent line-shape models analysis from molecular dynamics simulations: The collision regime // Phys. Rev. A. 2002. V. 65. P. 01257. DOI: 10.1103/PhysRevA.65.012507.
20. Ivanov S.V. Quasi-bound complexes in collisions of different linear molecules: Classical trajectory study of their manifestations in rotational relaxation and spectral line broadening // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2016. V. 177. P. 269–282. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2016.01.034.
21. Serov E.A., Odintsova T.A., Tretyakov M.Yu., Semenov V.E. On the origin of the water vapor continuum absorption within rotational and fundamental vibrational bands // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2017. V. 193. P. 1–12. DOI: 10.1016/J.JQSRT.2017.02.011.
22. Ptashnik I.V., Smith K.M., Shine K.P., Newnham D.A. Laboratory measurements of water vapour continuum absorption in spectral region 5000–5600 cm^-¹: Evidence for water dimers // Q. J. R. Meteorol. Soc. 2004. V. 130. P. 2391–2408. DOI: 10.1256/qj.03.178.
23. Ptashnik I.V., Klimeshina T.E., Petrova T.M., Solodov A.A., Solodov A.M. Spectral structure of the water continuum absorption in 2.7 and 6.25 mm bands // Proc. SPIE. 2015. V. 9680. P. 9680206-1–968006-6. DOI: 10.1134/S1024856016030131.
24. Simonova A.A., Ptashnik I.V. Estimation of water dimers contribution to the water vapour continuum absorption within 0.94 and 1.13 mm bands // Proc. SPIE. 2016. V. 10035. P. 100350K-1–100350K-5. DOI: 10.1117/12.2249458.
25. Simonova A.A., Ptashnik I.V., Elsey J., McPheat R.A., Shine K.P., Smith K.M. Water vapour self-continuum in near-visible IR absorption bands: Measurements and semiempirical model of water dimer absorption // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2022. V. 277. P. 107957. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2021.107957.
26. Богданова Ю.В., Климешина Т.Е., Родимова О.Б. Димерное поглощение в ИК-полосах водяного пара // Оптика атмосф. и океана. 2019. Т. 32, № 10. С. 801–807. DOI: 10.15372/AOO20191001; Bogdanova Yu.V., Klimeshina T.E., Rodimova O.B. Dimer absorption within water vapor bands in the IR region // Atmos. Ocean. Opt. 2020. V. 33, N 2. P. 134–140.
27. Ptashnik I.V., McPheat R.A., Shine K.P., Smith K.M., Williams R.G. Water vapor self-continuum absorption in near-infrared windows derived from laboratory experiments // J. Geophys. Res. 2011. V. D116. P. 16305. DOI: 10.1029/2011JD015603.
28. Ptashnik I.V., McPheat R.A., Shine K.P., Smith K.M., Williams R.G. Water vapour foreign-continuum absorption in near-infrared windows from laboratory measurements // Phil. Transac. Roy. Soc. London Ser. A: Phys. Sci. Engin. 2012. V. 370. P. 2557–2577. DOI: 10.1098/rsta.2011.0218.
29. Tomasi C. Non-selective absorption by atmospheric water vapour at visible and near infrared wavelengths // Q. J. Roy. Meteorol. Soc. 1979. V. 105, N 446. P. 1027–1040. DOI: 10.1002/qj.49710544619.