Способ определения температуры верхней атмосферы

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик нц 885950Опубликовано 30.11,8. Бюллетень 44Дата опубликования описания 05.12,81 яо делам нэобретеннй н открытий(72) Авторы изобретения А. И. Семенов и Н. Н. Шефов Институт физики атмосферы АН СО:Р.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВЕРХНЕЙ АТМОСФЕРЫ1Изобретение относится к измерительнойтехнике в метеорологии и может быть использовано для измерения температуры иее вариаций на отдельных уровнях высотверхней атмосферы.Известен способ определения температуры верхней атмосферы с помощью интерферометра по допплеровской ширине эмиссий атомарных компонент, возникающих наразличных высотах 111,Однако вследствие малой яркости свечения трудно получить высокую разрешающую способность, необходимую для этихцелей. Всегда имеется довольно большаянеопределенность в оценке резкости интерференционных полос, т. е. наименьшего контраста необходимого для того, чтобы сделать полосы резкими, Поэтому указанныйметод 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 12,2Недостатком способа является трудностьвыразить .распределение интенсивностейвращательных переходов через локальную.температуру, что, в свою очередь, влияетна точность определения температуры верхней атмосферы,Цель изобретения - повышение точности определения температуры верхней атмосферы,Поставленная цель достигается тем, чтодля определения температуры верхней атмосферы путем анализе спектров излучающих атомов одновременно измеряют интенсивности эмиссий излучающих атомов двухразличных веществ в общей области высоти по отношению этих интенсивностей судято .температуре верхней атмосферы,1Предлагаемый способ осуществляетсяпутем использования двух электрофотометров, оптические оси которых направленывертикально вверх, с помощью этих приборов измеряют интенсивность двух эмиссий,20 в одни и те же временные интервалы взаданные моменты времени. По отношениюизмеренных интенсивностей эмиссий судятоб искомой температуре.885950 Формула изобретения Составитель В. Агапова Редактор И. Тмкей Техред А. Бойкас Корректор В. Синицкая Заказ0538/68 Тираж 735 Подписное. ВНИИПИ Государстаенкого- комитета СССР по делам изобретений н открытий 1 ЗОЗ 5, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патентэ, т, Ужгород, ул, Проектная, 4Для практического осуществления пред.лагаемого,способа определения температурыбыли выбраны две эмиссии верхней атмосфе-.ры, возникающие в Га области ионосферыв результате родственных процессов, а именно: эмиссия атомного кислорода 6300 А иатомного азота 5200 А. Змиссия 6300 Хвозникает в результате следующей цепипроцессов:,0+ О, 0, + О,0 +е)+О (д), (2)ОфД) - О+ ЬФ(6 ЗООА), (з)т, е, в результате .преобразования ионоватомного кислорода образуются ионы молекулярного кислорода, которые рекомбинируют с электронами, приводят к образованию возбужденных атомов кислорода в состоянии Д, в результате высвечивания которых и возникает эмиссия 6300 ХС другой стороны, эмиссия атомного азота 5200 А возникает в результате следующей цепи процессов,0 + 1 а - ф 11 о + 11 (4),1 Че +.е - И ( В ) + О, (5)й аД) -+ И+ И 3 (5200 А),(,6)т, е. в результате преобразования тех жеионов атомного кислорода, образуются ионыокиси азота, которые, рекомбинируя с элек.тронами, приводят. к образованию возбужден:ных атомов азота в состоянии Д, в резуль.тате высвечивания которых возйикает эмиссия 5200 А.ФИнтенсивность эмиссии 6300 А может.быть представлена как:Ъ = дЬ 0 ф Щ (,Т",где Ь Ь - толщина излучающего слоя;(01 Оа) концентрации этих компонент;41Т- коэффициент скорости реак.пии (1), зависящий от температуры Т в степени п,и и, - константы.Аналогично, интенсивность эмиссии5200 А может быть представлена как:Зыоо "ИНГО Ей,1 .С,Т") . С 8) где применены аналогичные обозначения, а4,4 Т".ч - коэффициент скорости реакции (4).Отношение интенсивностей этой парыэмиссий равно,- щм - д - - т" " щ)ч Чп, не равно п 4.д 14 - константа для любых сезонов.(Ъ/Ма 3 - ззначение известно из моделей 1 О атмосферы.Таким образом, все эти величины известны из соответствующих справочников аэрономических констант. Из выражения (9)легко, определить температуру среды, в которо одновременно возникают эмиссии5 6300 А и 5200 Х.Использование предлагаемого способапозволяет проводить многократные измерения в течение ночи, дает возможность насуществующих стационарных геофизическихстанциях 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, одновременноизмеряют интенсивности эмиссий излучаюао щих атомов двух различных веществ в общей области высот и по отношению этихинтенсивностей судят о температуре верхней атмосферы.Источники информации,3принятые во внимание при экспертизе,1, Митра С. К. Верхняя атмосфера, М.,Издательство иностранной литературы, 1955,.с, 506;2, Чемберлен Дж, Физика полярных сиялв ний и излучения атмосферы. М., Издательство иностранной литературы, 1963, с. 238 -239 (прототип),