为什么在高海拔更光氧极光虽然比氮更重吗?

Question

在最近的另一个问题是说,由于扩散和热会导致氧气和氮气混合。不过有点重氧,所以它应该降低大气中。

在一个其他问题我读:

“这就是为什么有一个颜色和高度差;在高海拔缺氧红色占主导地位,那么氧氮绿色和蓝色/红色,最后氮蓝/红当碰撞阻止氧气排放任何东西。”

什么导致了南北磁极上的美丽的极光吗?

我的问题是为什么在高海拔的极光氧气而涉及扩散不应该改变,因为氧气重应该更低。

但在极光是更高,所以这是为什么呢?是什么让所有极光的差异?

Answer 1

原子氧发生可见的排放量之间的精细结构水平的基态,和这些状态之间的转换方式不允许电偶极子辐射。这些“禁止”过渡花更多的时间发生,继续通过磁偶极子或electric-quadripole辐射。由于激发态的原子花很长一段时间(~ 1秒557.7 nm的过渡,和200年代~ 630纳米过渡),在此期间没有辐射原子可以碰撞和禁用。然而,排放的氮分子偶极之间的转换,和花只有ns微秒时间内辐射之前激发态。因此,他们生存在高辐射甚至碰撞条件(即低海拔地区)。

一个原子或分子的碰撞频率的增加而降低高度。此外,极光电子的能量越高(2 keV 20 keV),大气中的低他们存款(150公里至90公里)的能量。如果有极光,低能量电子发射发生在非常高的高度和兴奋的原子氧和氮分子使一些碰撞。因此他们都辐射,但这些海拔比分子原子氧氮和氧原子主导的红色和绿色。

随着极光能量的增加和电子存款能源低海拔地区,碰撞更频繁和原子激发态氧不长寿到足以辐射。夺取了绿色和红色排放在低海拔。然而,氮分子,激发态寿命短,继续辐射和下边界极光的粉紫色的氮排放。

Answer 2

简短的回答:

氧原子(不是氧分子)原因占主导地位的红色和绿色极光在高空排放。虽然有更多的原子\ ce {O}美元在海拔高于氮、了解不同颜色的关键是激发能量。极光粒子能量较高的渗透较深之处到大气中造成更高的能量排放较低海拔地区。激发导致红色\ ce {O}美元发射了需要更少的能量高于绿色\ ce {O}发射美元进一步下跌。更是如此,紫\ ce {N2 +}发射美元只能处于社会底层的人兴奋,非常高能粒子。

一些更多的细节:

你是对的,分子氧($ \ ce {O2} $)比分子重氮($ \ ce {N2} $)。因此,在海拔高于turbopause在105公里左右,在大气湍流混合停止存在,因为太薄,相对有更多的美元\ ce {N2} \ ce {O2} $美元亿美元与海拔和两者之间的比率增加。然而,也有强烈的分子光离解\ ce {O2}原子美元$ \ ce {O} $。的重组两个$ \ ce {O} $原子缓慢在高海拔和原子光,其浓度随高度。200公里以上原子\ ce {O}美元比美元更丰富\ ce {N2} $。

正如之前提到的,极光粒子能量较高的存款更多的能量在低海拔地区,他们遇到更多的碰撞与空气。较低的高能粒子没有那么远。占主导地位的红色和绿色极光的排放的基本激子\ ce {O}美元原子。红色的发射在630纳米左右山峰200公里以上。高度。它造成的激发态\ ce d {O} ^ 1美元的能源\ sim5.6 eV美元。绿色排放在558纳米左右的峰值在110公里左右,远远低于红色的发射。相应的国家\ ce {O} ^ 1美元有更高的激发能约10美元的电动车。峰值在90公里的高度更低时,紫\ ce {N2 +}美元发射波长428纳米左右,约100美元美元eV的激发能。

的组合化学物种的浓度,最重要的是,高度依赖能量沉积导致极光的颜色的高度依赖。进一步的紫色光线,每个光子能量就越高。

注意,这些讨论是什么颜色是由什么引起的原子或分子在什么高度有所简化。这一切仅是指主要排放在特定峰值高度可能压倒微弱的颜色。在某种程度上,大多数的颜色将会发出最高度,但不可见到地面观察者。还有更多的颜色发出的讨论。