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人熱?

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2014-11-12

(熱圏は赤外透明か? 窒素、。)  LTEの破れと緩和 地表付近の 地温放射の影響を受ける赤外活性ガスCO₂では どうだろうか?

05:05

窒素振動温度の研究 JAXA


LTE(局所熱力学平衡)の破れと下部熱圏

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また、振動・回転エネルギーは、光を吸収して上のエネルギー準位に励起したり、光を射出して下のエネルギー準位に脱励起したりすることで、エネルギーを交換することがきる。

 さて、気体の密度が十分に高い場合には、光の吸収・射出による振動・回転エネルギー準位の励起・脱励起よりも衝突が卓越するので、これらのエネルギーの間にはよく交換がなされ、Tk=Tv=Trという平衡状態にある。このとき、気体から放射される光は衝突によって支配されているので、気体の放射と熱運動の間には統計力学的な平衡が成り立っている。この状態を「LTE(局所熱力学平衡)が成立している」と言う。

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 しかし、振動エネルギーはエネルギー準位の間隔が大きいこともあり、気体の密度が低くなるとTvはTk=Trから逸脱する。このとき、TvがTkよりも高くなるのか、低くなるのかは、その気体分子が赤外線を射出することができる「赤外活性」であるかどうかなどの性質によって大きく左右される。二酸化炭素や酸化窒素は赤外活性分子なので赤外線を射出して放射冷却する。その結果、振動エネルギーは並進・回転エネルギーよりも減少してTv<Tkとなる。一方、窒素分子のような赤外不活性分子は赤外線を吸収・射出してエネルギーを交換することができないために、過剰に振動エネルギーが溜まる(Tv>Tk)。

Research for Vibrational Temperature of Nitrogen
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