antihydrogen: |Psi(r1,r2)|^2 (|Psi|^2)
[personal profile] antihydrogen

Откуда взялась зеленая полоса над краем Земли на этих фотографиях:



[Poll #2019569][Poll #2019569]

Называется это явление собственное свече́ние атмосфе́ры. Но ниже я буду называть его простым и емким словом airglow. И это хемилюминесценция, то есть свечение, возникающее при химических реакциях.

В термосфере, слое атмосферы на высоте более 85 км, днем молекулы кислорода разлагаются на атомы ультрафиолетовым излучением Солнца. При обратном объединении атомов в молекулу выделяется энергия. Но чтобы объединение состоялось, нужно трехчастичное столкновение – в одной точке должны одновременно встретиться два атома кислорода и еще что-то. Это «что-то» нужно, чтобы забрать выделившуюся при образовании молекулы кислорода энергию. Это приводит к двум последствиям. Во-первых, поскольку воздух в термосфере очень разрежен и трехчастичные столкновения случаются редко, реакция идет очень медленно, и атомарного кислорода хватает на всю ночь. Во-вторых, «что-то» потом может испустить полученную энергию в форме квантов света.

Конкретно зеленый цвет дает такая последовательность процессов:
  O + O + O -> O2 + O(1S)
  O(1S) -> O + hν
То есть два атома кислорода соединяются в молекулу, а выделившаяся энергия тратится на возбуждение третьего атома кислорода, который и испускает зеленый свет при переходе в основное состояние.

Желтоватый оттенок вносят возбуждённые атомы натрия, образующиеся в серии реакций:
  Na + O + любая молекула -> NaO* + любая молекула
  NaO* + O -> O2 + Na(2P)
  Na(2P) -> Na + hν
То есть натрий работает как катализатор превращения атомарного кислорода в молекулярный, забирая за посредничество получившуюся при этом энергию. В термосферу натрий попадает из метеоритной пыли.

Внимательный зритель может заметить на второй фотографии еще и красную полосу, находящуюся над зеленой. Это излучает возбужденный гидроксил-радикал OH, образующийся при реакции озона с атомарным водородом.

Не надо путать airglow с северным сиянием. В северном сиянии конечными излучателями работают возбужденные атомы тех же элементов, чаще всего кислорода (оттого и цвета похожи), но источником энергии служат не химические реакции, а быстрые частицы, выпадающие из радиационных поясов Земли.
Северное сияние и airglow на одной фотографии. Airglow слабее и однородно по яркости

Так же не надо путать nighttime airglow (про которое речь выше) с daytime airglow – это когда атомы возбуждаются напрямую солнечным светом. В некоторых научно-популярных текстах объясняют nighttime airglow фосфоресценцией – типа, атомы переходят в возбужденное состояние днем, а потом ночью испускают. Но это неправильное объяснение – атомы возвращаются в основное состояние самое долгое за несколько сот секунд, так что фосфоресценция не может внести никакого вклада в ночное свечение.

Замечу еще, что в обеих википедиях написано несколько расплывчатое утверждение, из которого можно счесть, что основной источник свечения – реакция атомарного кислорода с атомарным азотом с образованием возбужденного оксида азота NO. Такой процесс действительно есть, но оксид азота излучает в инфракрасной области, и невооруженным глазом такое свечение увидеть невозможно. Желающие поправить википедию могут нагуглить АИ по ключевым словам Barth two-step mechanism.

Date: 2015-08-14 01:36 pm (UTC)
bisey: (Default)
From: [personal profile] bisey
:)

Date: 2015-08-14 01:40 pm (UTC)
From: [identity profile] antihydrogen.livejournal.com
Ну да, вы правильно поняли, откуда взялась идея опроса

Date: 2015-08-14 01:58 pm (UTC)
From: [identity profile] sergeyr.livejournal.com
Всегда думал, что это северное сияние, т.е. ни один из ответов не подходит.
P.S. Хотя в химическую реакцию втиснуть можно.
Edited Date: 2015-08-14 02:00 pm (UTC)

Date: 2015-08-14 02:29 pm (UTC)
From: [identity profile] antihydrogen.livejournal.com
Я хотел включить северное сияние в варианты ответа, но забыл :)

Date: 2015-08-15 03:54 pm (UTC)
From: [identity profile] antihydrogen.livejournal.com
Можете теперь прочитать правильное объяснение

Date: 2015-08-16 05:07 am (UTC)
From: [identity profile] sergeyr.livejournal.com
Спасибо, очень красивый процесс!

Date: 2015-08-14 02:10 pm (UTC)
From: [identity profile] kray-zemli.livejournal.com
Зелёный луч. В пиратах карибского моря про это было.

Date: 2015-08-14 02:30 pm (UTC)
From: [identity profile] antihydrogen.livejournal.com
ну вот, АИ есть, можно писать в википедию

Date: 2015-08-15 03:54 pm (UTC)
From: [identity profile] antihydrogen.livejournal.com
Не угадали. Пост обновлен, можете почитать правильное объяснени.
Edited Date: 2015-08-15 04:00 pm (UTC)

Date: 2015-08-15 05:41 am (UTC)
From: [identity profile] thedeemon.livejournal.com
Я вчера вечером ходил на метеориты глядеть, видел светлячков. Значит, они как-то связаны с космосом, вот и опрос подтверждает. Последний вариант! :)

Date: 2015-08-15 03:59 pm (UTC)
From: [identity profile] antihydrogen.livejournal.com
Хорошая попытка, строгая логика, но нет :) Можете почитать правильный ответ в обновленном посте.

Date: 2015-08-15 06:36 pm (UTC)
From: [identity profile] thedeemon.livejournal.com
Видел такое объяснение на одном из ютюбовских научпоп каналов - то ли SciShow, то ли SciShowSpace.

Date: 2015-08-15 07:05 am (UTC)
From: [identity profile] midzenis.livejournal.com
Первое.
Но - последний не корректно сформулирован - громадные стаи душ светлячков.
И дополнительный пункт - Небесная Твердь, вид сверху ;>

Date: 2015-08-15 03:57 pm (UTC)
From: [identity profile] antihydrogen.livejournal.com
Не угадали. Теперь можете почитать правильное объяснение :)

Date: 2015-08-19 08:11 pm (UTC)
From: [identity profile] 2born.livejournal.com
Ух ты, не знал! Спасибо за пост!!!

Date: 2015-08-20 04:25 pm (UTC)
From: [identity profile] antihydrogen.livejournal.com
Пожалуйста! :)

Date: 2015-08-20 07:01 pm (UTC)
From: [identity profile] 2born.livejournal.com
Утащу к себе для пущей сохранности)))

Date: 2015-08-20 08:09 pm (UTC)
From: [identity profile] antihydrogen.livejournal.com
Да на здоровье :)

Небесный огонь

Date: 2015-08-20 07:03 pm (UTC)
From: [identity profile] livejournal.livejournal.com
Пользователь [livejournal.com profile] 2born сослался на вашу запись в своей записи «Небесный огонь (http://2born.livejournal.com/558518.html)» в контексте: [...] Оригинал взят у в Небесный огонь [...]

Date: 2015-09-12 07:47 pm (UTC)
From: [identity profile] insane-reader.livejournal.com
Интересно, какая часть УФ-излучения Солнца поглощается в реакциях фотолиза О2, а какая при фотолизе О3?
В википедии пишут поглощение ближней (к видимому свету) части ультрафиолета солнечного спектра происходит при фотодиссоциации О2, а поглощение наиболее жесткой при фотодиссоциации озона.

Date: 2015-12-11 03:11 am (UTC)
From: [identity profile] 77dmk.livejournal.com
Спасибо, интересно!

Небесный огонь

Date: 2015-12-11 03:11 am (UTC)
From: [identity profile] livejournal.livejournal.com
Пользователь [livejournal.com profile] 77dmk сослался на вашу запись в своей записи «Небесный огонь (http://77dmk.livejournal.com/6213.html)» в контексте: [...] Оригинал взят у в Небесный огонь [...]
Page generated Jul. 27th, 2017 06:46 pm
Powered by Dreamwidth Studios