Способ определения температуры верхней атмосферы
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
< 885950 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 03.04.80 (21) 2902787/!8-!О с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (5l) М. Кл з
G 01Ю 1/04
Госудорстеенный комятет
СССР (53) УДК 536.521..3(088.8) Опубликовано 30.11.8!. Бюллетень №44
Дата опубликования описания 05.12.81 яо делам нэобретеннй н открытий (72) Авторы изобретения
А. И. Семенов и Н. Н. Шефов
Институт физики атмосферы АН СССР(71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
ВЕРХНЕЙ АТМОСФЕРЫ
Изобретение относится к измерительной технике в метеорологии и может быть использовано для измерения температуры и ее вариаций на отдельных уровнях высот верхней атмосферы.
Известен способ определения температуры верхней атмосферы с помощью интер ферометра по допплеровской ширине эмиссий атомарных компонент, возникающих на различных высотах !11.
Однако вследствие малой яркости свечения трудно получить высокую разрешающую способность, необходимую для этих целей. Всегда имеется довольно большая неопределенность в оценке резкости интерференционных полос, т. е. наименьшего контраста необходимого для того, чтобы сделать полосы резкими. Поэтому указанный метод определения температуры не обладает достаточной точностью.
Известен спектроскопический способ определения температуры верхней атмосферы
: по отношению интенсивностей двух участков вращательной структуры вращательноколебательных полос возбужденных моле- кул одного н того же вещества !2).
Недостатком способа является трудность выразить распределение интенсивностей вращательных переходов через локальную, температуру, что, .в свою очередь, влияет на точность определения температуры верхней атмосферы.
Цель изобретения — повышение точности определения температуры верхней атмосферы.
Поставленная цель достигается тем, что для определения температуры верхней атмосферы путем анализе спектров излуч ающих атомов одновременно измеряют интенсивности эмиссий излучающих атомов двух различных веществ в общей области высот и по отношению этих интенсивностей судят о .температуре верхней атмосферы.
1$
Предлагаемый способ осуществляется путем использования двух электрофотометров, оптические оси которых направлены вертикально вверх, с помощью этих приборов измеряют интенсивность двух эмиссий, 20 в одни и те же временные интервалы в заданные моменты времени. По отношению измеренных интенсивностей эмиссий судят об искомой температуре.
885950
Формула изобретения
Составитель В. Агапова
Редактор И. Тмкей Техред А. Бойкас Корректор В. Синицкая. Заказ 10538/68 Тираж 735 Подписное. ВНИИПИ Государстаенкого- комитета СССР по делам изобретений н открытий
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент», т. Ужгород, ул. Проектная, 4
Для практического осуществления предлагаемого.способа определения температуры были выбраны две эмиссии верхней атмосфе-. ры, возникающие в Га области ионосферы в результате родственных процессов, а именно: эмиссия атомного кислорода 6300А и атомного азота 5200 А. Змиссия 6300 Х возникает в результате следующей цепи процессов:
О+О 0 +О, Ов + е 0®)+ 0 (д), (2).
О(й) - О+ h9(6300A), (3) т. е, в результате, преобразования ионов атомного кислорода образуются ионы молекулярного кислорода, которые рекомбинируют с электронами, приводят к образованию возбужденных атомов кислорода в сос тоянии Д, в результате высвечивания которых и возникает эмиссия 6300 Х
С другой стороны, эмиссия атомного азота 5200 А возникает в результате следующей цепи процессов, -О++ 1Ча — No + Ng (4), No+ +.e - N (5 ) + 0 (5) (аД) + g+ h )) (5200А), (б) т. е. в результате преобразования тех же ионов атомного кислорода, образуются ионы окиси азота, которые, рекомбинируя с. электронами, приводят-. к образованию возбужден
:ных атомов азота в состоянии Д, в результате высвечивания которых возйикает эмиссия 5200А.
О
Интенсивность эмиссии 6300А можетбыть представлена как:
56зоо = Аh(0 I(а1(1- Т%, где Ь h — толщина излучающего слоя; (0 1> (0i) -- концентрации этих компонент;
d > ° Т вЂ” коэффициент скорости реакции (1), зависящий от температуры Т в степени ng
4 и n> — константы.
Аналогично, интенсивность эмиссии
5200А может быть представлена как:
З52оО - H (О )EN 1.ч 1 ", . (8) где применены аналогичные обозначения, а
4.4 Т". — коэффициент скорости реакции (4).
Отношение интенсивностей этой пары эмиссий равно, Ъ
5 — м — = — - -- — т" "е (g) ч (М
ng не равно п4.
Q, /,Ь, —.константа для любых сезонов. (Оа)/(Г1а) — ззначение известно из моделей
1О атмосферы.
Таким образом, все эти величины известны из соответствующих справочников аэрономических констант. Из выражения (9) легко. определить температуру среды, в котороЯ одновременно возникают эмиссии
> > 63001 и 5200Х.
Использование предлагаемого способа позволяет проводить многократные измерения в течение ночи, дает возможность на существующих стационарных геофизических станциях с помощью имеющейся стандартной оптической аппаратуры проводить регу. лярные измерения температуры.
Способ определения температуры верхней атмосферы путем анализа спектров излучающих атомов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, одновременно измеряют интенсивности эмиссий излучаюап щих атомов двух различных веществ в общей области высот и по отношению этих интенсивностей судят о температуре верхней атмосферы.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе, За
1. Митра С. К. Верхняя атмосфера, М., Издательство иностранной литературы, l 955, . с. 506;
2. Чемберлен Дж. Физика полярных сия,щ ний и излучения атмосферы. М., Издательство иностранной литературы, 1963, с. 238—
239 (прототип).
