ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 22.10.2024
Просмотров: 93
Скачиваний: 0
104 |
|
ГЛАВА 3 |
|
|
|
|
||
42. |
Gartlein С. W., Nature, 167, |
277 |
(1951). |
Res., |
62, |
521 |
(1957). |
|
43. |
Gartlein |
C. IV., Sprague G., |
J. |
Geophys. |
||||
44. |
Harang |
0., Rettersen H., Planet. Space Sei., |
15, |
1599 |
(1967). |
|||
45. |
Hunten D. M., J. Atmosph. Terrest. Pliys., 7, |
141 |
(1955). |
|||||
46. |
Johansen |
О. E., Ornholt А., |
Planet. Space |
Sei, |
11, |
1223 |
(1963). |
|
47.Malville J . /VI., Planet. Space Sei., 2, 130 (1960).
48.McNeal R. J., Clark D. E., J. Geophys. Res., 74, 5065 (1969).
49.Meinet A. B., Astrophys. J., 113, 50 (1951).
50.Miller J. R., Shepherd G. G., The Birkeland Symposium on Mag netic Storms, eds. J. Holter, А. Egeland, 1968, p. 359.
51.Miller J. R., Shepherd G. G., J. Geophys. Res., 74, 4987(1969).
52. |
Montalbetti R., J. Atmosph. Terrest. Pliys., 14, 200 (1959). |
||
53. |
Montalbetti R., McEwen D. J., J. |
Phys. Soc. Japan, |
17, Suppl. |
54. |
A -l, 212 (1962). |
Vallance Jones А., |
Canadian |
Montbriand L. E., Tinsley В. А., |
|||
J.Phys., 43, 782 (1965).
55.Montbriand L. E., Vallance Jones A., Canadian J. Phys., 40, 1401 (1962).
56.Montbriand L. E., Vallance Jones A., Canadian J. Phys., 41, 1393 (1963).
57. Montbriand L. E., Vallance Jones A., Canadian J. Phys., 44, 3259 (1966).
58.Murray I. S., Young S. J ., Sheridan J. R., Phys. Rev. Letters, 16, C 559 1 (1966).
59. Nakamura J., J. Pliys. Soc. Japan, 17, Suppl, A-l, 227 (1962).
60.Ornholt A., J. Atmosph. Terrest. Phys., 9, 18 (1956).
61.Ornholt A., Astrophys. J., 126, 461 (1957).
62.Ornholt A ., Geofys. Publikasjoner, 20, № 11 (1959).
63.Ornholt A., Stoffregen IV., Derblorn H., J. Atmosph. Terrest. Phys., 24, 203 (1962).
64.Oslerbrook D. E., Science, 131, 353 (1960).
65. Philpot J. L., Hughes R. H., Phys. Rev., 133, 107 (1964).
66.Rees M. H., Benedict P. C., J. Geophys. Res., 75, 1763 (1970).
67.Rees M. H., Deehr C. S., Planet. Space Sei., 8, 49 (1961).
68.Romick G. J., Stringer W. J ., Annual Report, Geophysical Insti tute, Univ. of Alaska, 1969.
69.Sandford B. P., J. Atmosph. Terrest. Phys., 26, 749 (1964).
70.Schardt A. IV., Opp A. G., Rev. Geophys., 7, 799 (1969).
71.Sharp R. D., Carr D. L., Johnson R. G., J. Geophys. Res., 74, 4618 (1969).
72.Sharp R. D., Shea M. F., Shook G. B., Johnson R. G., J. Geo phys. Res., 72, 227 (1967).
73.Shepherd G. G., Lake C. IV., Miller J. R., Cogger L. L., Appl. Opt., 4, 267 (1965).
74. |
Srivastava |
B. |
N., Mirza /. |
M., Phys. Rev., 176, 137 (1968). |
75. |
Stoffregen |
W., |
Derblom H., |
Planet. Space Sei., 9, 711 (1962). |
76.Tsuruda Л4., Kaneda E., Rep. Ionosph. Space Res. Japan, 22, 289 (1968).
77.Tuan R. F., Astrophys. J., 136, 283 (1962).
78. |
Vegard L., Nature, 144, 1089 (1939). |
79. |
Vegard L., Geofys. Publikasjoner, 12, № 14 (1939). |
ПРОТОННЫЕ ПОЛЯРНЫЕ СИЯНИЯ |
105 |
80.Vegard L., Ргос. I. U. G. G. Conf., Oslo, 1948.
81.Vegard L., Geofys. Publikasjoner, 19, Ns 9 (1956).
82. Vegard L., Kvifte G., Geofys. Publikasjoner, 18, № 3 (1951).
83.Wax R. L., Bernstein W., J. Geophys. Res., 75, 783 (1970).
84.Wiens R. H., Vallance Jones A., Canadian J. Phys., 47, 1493 (1969).
85.Zwick H. H., Shepherd G. G., J. Atmosph. Terrest. Phys., 25, 604 (1963).
Глава 4
Оптический спектр полярного сияния
\
4.1.Описание
4.1.1.Введение. Оптический спектр полярного сияния характеризуется многочисленными эмиссионными линиями и полосами атомарных и молекулярных азота и кислорода, как нейтральных, так и однократно ионизованных. Кроме того, иногда наблюдаются линии натрия и гелия, а в про
тонных сияниях присутствуют водородные линии. Более или менее успешные попытки отождествить различные ли нии и полосы в спектре сияния делались в течение почти столетия. Эти исследования стали особенно быстро раз виваться в 50-х годах, когда появились усовершенство ванные спектрографы. Подробное описание оптического спектра в области длин волн примерно от 3300 до 11 000 А дано Чемберленом [12]. С тех пор прибавилось мало новой информации об этой области длин волн. Однако наблюдения с ракет и спутников расширили наши знания об ультрафио летовой области спектра, и были получены данные об ин фракрасной области.
Для физической интерпретации спектра с точки зрения механизмов возбуждения важно не только отождествить линии и полосы, но и определить их интенсивности. Од нако интенсивность трудно измерить с высокой точностью из-за излишней чувствительности методов калибровки. Дру гая трудность, связанная с измерениями интенсивности, состоит в том, что структура полярного сияния часто пре пятствует правильной интерпретации. Любой прибор, предназначенный для наблюдения свечения сияний, неиз бежно интегрирует весь свет, излучаемый-в пределах объе ма пространства, охватываемого полем зрения прибора вдоль луча зрения. Поэтому трудно, а часто невозможно
о п т и ч е с к и й с п е к т р п о л я р н о г о с и я н и я |
107 |
привязать измерения интенсивности к отдельным точкам сияния. По этим причинам измерения интенсивности сла бых эмиссий очень малочисленны и только указывают на существование эмиссий, а измерения более сильных эмиссий все еще в значительной степени ненадежны.
Здесь при описании спектра ограничимся сведениями, представляющими интерес для физики полярного сияния. Например, наблюдаются ли какие-либо отдельные разре шенные линии кислорода или азота с определенной интен сивностью, часто не представляет большого интереса. Однако представляет интерес тот факт, что разрешенные-линии в спектре в общем показывают, что атомарные кислород и азот возбуждаются до наиболее низких термов.
4.1.2.Спектр полярного сияния. Оптический спектр полярного сияния, наблюдавшийся до настоящего времени, приведен на рис. 4.1—4.7. На этих рисунках показаны наи более важные из отождествленных атомарных линий и молекулярных полос.
Отождествления, представленные на рис. 4.1—4.6, счи таются достоверными. На фотографиях указаны положе ния нескольких линий, которые на снимках не видны. Область, которая доступна непосредственным наблюде ниям с земли при помощи спектрографов с высоким разре шением и обычными фотографическими методами, т. е. область от « 3300 до « 9000 А, наблюдалась с самым высо ким разрешением. Наиболее подробные данные об этой области можно найти в книге Чемберлена [12] и в ряде статей Вегарда и его сотрудников, ссылки на которые при водятся в библиографии [12]. Большое число линий и отож дествлений дается в [52], хотя многие из наиболее слабых эмиссий, на существование которых в спектре сияния ука зано в этой работе, не вполне надежны. Точные длины волн не приводятся на рисунках. Они даны в [12] или могут быть найдены в соответствующих справочниках (например, [66] для атомных линий). Недавно опубликована библиогра фия по вероятностям атомных переходов [38].
4.1.3.Запрещенные атомарные эмиссионные линии. Эми ссионные линии наблюдались для всех возбужденных метастабильных состояний основных конфигураций нейтраль ных и однократно ионизованных атомов азота и кислорода.
108 ГЛАВА 4
|
<=>СэСаСэСа |
I |
'Т' |
V V |
ч> |
|
|
II |
|||||
|
I I I I I |
bw |
I |
I |
I |
|
пгьвн |
Чь VPOCNJ4-H |
^5 |
“1 |
Ѵч |
Сэ |
Са |
I— Г Т Т Т |
|
Щ VK 1 |
г |
~1 |
||
ОІ
Рис. 4.1. Ультрафиолетовый спектр полярного сияния. Разре шенные линии ОІ и N1 принадлежат переходам 2р — 3s. Следует иметь в виду изменение масштаба вдоль оси абсцисс начиная с
|
|
О |
|
|
|
длины волны около 1600 А. |
|
Чаще |
всего наблюдаются эмиссии в результате переходов |
||
Ю — |
(5577 Â) и 3Р — ID (6300 и 6364 А) атомарного |
||
кислорода и |
переходов Ю — 2Р (10 395 |
и 10 404 А) и |
|
4S — 2Р (3466 |
А) атомарного азота. |
|
|
Эти так называемые запрещенные линии представляют |
|||
особый интерес по нескольким причинам. |
1. Некоторые из |
||
о п т и ч е с к и й с п е к т р п о л я р н о г о с и я н и я |
109 |
ж ж ж
Z P У К I N
Зр 4D - 3d 4F
3 d |
sF ~ 4 f |
3G |
||
3 d |
3F - 4 F * G |
|||
3s |
* P |
- |
3 p * D |
|
3s |
2P |
- |
3p |
2P |
3s |
3P |
- |
3p |
*D |
3s 5S |
- |
4p |
SP |
|
\ '
O il 3s 4P - 3p * S Ю Ш 2 p 34S ~ 2 p 3 ZD
i
[N IJ 2 p 3 4 S - 2 p 32P
J
Рис. 4.2.—4.6. Спектр полярных сияний от 3400 до 8800 А. Все показанные отождествления надежны. Несколько линий и полос, которые не видны на этих отдельных спектрах, отождествлены
и их положение указано [12, 52, 60].
п о |
ГЛАВА 4 |
ЩЩ N?+
2Р ѵк т .
1 I
[N il ?.p34S ~ 2 p 32D
N11 S p 3n ~ 3 d 3F
O l |
3 p sP - 6 d sD |
N I |
3s 2P ~ '/ p 2S |
н р |
|
O II 3 s sS - 3 p sP
N11 3s 3P - 3p 3P
O II 3 sl f - D ~ 3 p t z F
O II |
3s 2P - 3 p |
*D |
|
O l |
3s |
3S ~ 4 p |
3P |
O H |
3s |
4P - 3 p |
* P |
3 d 3D ~ 4 f * F
N11 3d 3D - 4 f SF Oll 3p1 3F - 3 d 12G
Рис. 4.3.
о п т и ч е с к и й с п е к т р ПОЛЯРНОГО СИЯНИЯ |
111 |
N* 0 2+
Ol J p sP ~ 4 d sD
Na
tMIII 2рг 1D~2pz JS
Nil 3s 3P -3p 3D
COD 2p<1D -2p41S
OI 3psP~Gs sS
ö l 3 p sP - 5 d sD
,_J
Рис. 4.4.
112 |
ГЛАВА 4 |
і Щ Ng+
I IP M
3 -0
3=0
4 - 1
5-2
6 - 3
7 - 4
8-5
9 - |
6 |
----- f |
|
10- |
7 |
I |
|
i1 1 - 8 |
|
U£&SC*
6900A
Б800
6700
[N il] Zp 2 3P - 2 p z *D
H a
N11
[O il 2 p 4 3P - 2 p 4 *D
Рис. 4.5.