Выпуски

 / 

2014

 / 

Ноябрь

  

Обзоры актуальных проблем


Димер воды и атмосферный континуум

, , , , ,
Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук, ул. Ульянова 46, Нижний Новгород, 603000, Российская Федерация

Анализируется природа связанного с влажностью континуального поглощения излучения в атмосфере. Посредством прямого спектроскопического эксперимента, опирающегося на результаты расчётов из первых принципов, доказано существование двойных молекул воды (димеров) в равновесном водяном паре при комнатной температуре. Продемонстрировано, что количество димеров практически не уменьшается при разбавлении водяного пара воздухом. Многочисленные предшествующие исследования указывали на то, что димеры воды должны присутствовать в земной атмосфере, оказывая влияние на химические реакции, процессы гомогенной конденсации и радиационный баланс планеты. Полученные нами результаты являются экспериментальным подтверждением наличия димеров в атмосфере, открывающим возможность детального изучения их роли в естественных процессах. Рассматриваются перспективы дальнейших исследований.

Текст: pdf
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
PACS: 33.20.−t, 36.40.Mr, 51.70.+f, 82.30.Rs, 92.60.Jq, 92.60.Ta (все)
DOI: 10.3367/UFNr.0184.201411c.1199
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2014/11/c/
Цитата: Третьяков М Ю, Кошелев М А, Серов Е А, Паршин В В, Одинцова Т А, Бубнов Г М "Димер воды и атмосферный континуум" УФН 184 1199–1215 (2014)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 21 февраля 2014, доработана: 11 апреля 2014, 18 апреля 2014

English citation: Tretyakov M Yu, Koshelev M A, Serov E A, Parshin V V, Odintsova T A, Bubnov G M “Water dimer and the atmospheric continuumPhys. Usp. 57 1083–1098 (2014); DOI: 10.3367/UFNe.0184.201411c.1199

Список литературы (146) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (18) Похожие статьи (20)

  1. Kiehl J T, Trenberth K E Bull. Amer. Meteor. Soc. 78 197 (1997)
  2. Trenberth K E, Fasullo J T, Kiehl J Bull. Amer. Meteor. Soc. 90 311 (2009)
  3. Held I M, Soden B J Annu. Rev. Energy Environ. 25 441 (2000)
  4. Elsasser W M Astrophys. J. 87 497 (1938)
  5. Elsasser W M Phys. Rev. 53 768 (1938)
  6. Van Vleck J H Phys. Rev. 71 425 (1947)
  7. Жевакин С А, Наумов А П Изв. вузов. Радиофизика 6 674 (1963)
  8. Roach W T, Goody R M Q. J. R. Meteorol. Soc. 84 319 (1958)
  9. Roberts R E, Selby J E A, Biberman L M Appl. Opt. 15 2085 (1976)
  10. Liebe H J Int. J. Infrared Millimeter Waves 5 (2) 207 (1984)
  11. Shine K P, Ptashnik I V, Rädel G Surv. Geophys. 33 535 (2012)
  12. Strong J J. Franklin Inst. 232 1 (1941)
  13. Cowling T G Rep. Prog. Phys. 9 29 (1942)
  14. Polyansky O L et al. Phil. Trans. R. Soc. Lond. A 370 2728 (2012)
  15. Fomin V V, Tvorogov S D Appl. Opt. 12 584 (1973)
  16. Clough S A, Kneizys F X, Davies R W Atmos. Res. 23 229 (1989)
  17. Rosenkranz P W J. Chem. Phys. 87 163 (1987)
  18. Ma Q, Tipping R H, Leforestier C J. Chem. Phys. 128 124313 (2008)
  19. Ngo N H et al. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 129 89 (2013)
  20. Stogryn D E, Hirschfelder J O J. Chem. Phys. 31 1531 (1959)
  21. Calo J M, Brown J H J. Chem. Phys. 61 3931 (1974)
  22. Vigasin A A Infrared Phys. 32 461 (1991)
  23. Викторова А А, Жевакин С А ДАН СССР 171 1061 (1966); Viktorova A A, Zhevakin S A Sov. Phys. Dokl. 11 1065 (1967)
  24. Leforestier C, Tipping R H, Ma Q J. Chem. Phys. 132 164302 (2010)
  25. Третьяков М Ю, Серов Е А, Одинцова Т А Изв. вузов. Радиофизика 54 778 (2011); Tretyakov M Yu, Serov E A, Odintsova T A Radiophys. Quantum Electron. 54 700 (2012)
  26. Ландау Л Д, Лифшиц Е М Механика (М.: Наука, 1988); Landau L D, Lifshitz E M Mechanics (Oxford: Pergamon Press, 1976)
  27. Hirschfelder J O, McClure F T, Weeks I F J. Chem. Phys. 10 201 (1942)
  28. Hill T L Statistical Mechanics. Principles and Selected Applications (New York: McGraw-Hill, 1956); Хилл Т Статистическая механика. Принципы и избранные приложения (М.: ИЛ, 1960)
  29. NIST Chemistry WebBook, http://webbook.nist.gov/chemistry/fluid/
  30. Harvey A H, Lemmon E W J. Phys. Chem. Ref. Data 33 369 (2004)
  31. Scribano Y et al. J. Phys. Chem. A 110 5411 (2006)
  32. Babin V, Leforestier C, Paesani F J. Chem. Theory Comput. 9 5395 (2013)
  33. Curtiss L A, Frurip D J, Blander M J. Chem. Phys. 71 2703 (1979)
  34. Evans G T, Vaida V J. Chem. Phys. 113 6652 (2000)
  35. Leforestier C J. Chem. Phys. 140 074106 (2014)
  36. Tretyakov M Yu et al. Phys. Rev. Lett. 110 093001 (2013)
  37. Ландсберг Г С Изв. АН СССР. Сер. физ. (3) 373 (1938)
  38. Penner S S, Varanasi P J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 7 687 (1967)
  39. Varanasi P, Chou S, Penner S S J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 8 1537 (1968)
  40. Leforestier C, Szalewicz K, van der Avoird A J. Chem. Phys. 137 014305 (2012)
  41. Кукин Л М и др. Радиотехника и электроника 20 2017 (1975)
  42. Рядов В Я, Фурашов Н И Изв. вузов. Радиофизика 19 1308 (1976); Ryadov V Ya, Furashov N I Radiophys. Quantum Electron. 19 918 (1976)
  43. Llewellyn Jones D T, Knight R J, Gebbie H A Nature 274 876 (1978)
  44. Saitoh S at al. Int. J. Infrared Millimeter Waves 7 795 (1986)
  45. Викторова А А, Жевакин С А ДАН СССР 194 540 (1970); Viktorova A A, Zhevakin S A Sov. Phys. Dokl. 15 852 (1971)
  46. Gebbie H A et al. Nature 221 143 (1969)
  47. Harries J E, Burroughs W J, Gebbie H A J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 9 799 (1969)
  48. Gimmestad G G et al. Astrophys. J. 218 311 (1977)
  49. Викторова А А, Жевакин С А Изв. вузов. Радиофизика 18 211 (1975); Viktorova A A, Zhevakin S A Radiophys. Quantum Electron. 18 152 (1975)
  50. Scribano Y, Leforestier C J. Chem. Phys. 126 234301 (2007)
  51. Стырикович М А и др. ДАН СССР 210 321 (1973); Styrikovich M A et al. Sov. Phys. Dokl. 18 327 (1973)
  52. Bondarenko G V, Gorbaty Yu E Mol. Phys. 74 639 (1991)
  53. Tassaing T, Danten Y, Besnard M J. Mol. Liquids 101 149 (2002)
  54. Jin Y, Ikawa S J. Chem. Phys. 12432 (2003)
  55. Vigasin A A, JY, Ikawa S Mol. Phys. 106 1155 (2008)
  56. Tassaing T et al. J. Chem. Phys. 133 034103 (2010)
  57. Odintsova T A, Tretyakov M Yu J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 120 134 (2013)
  58. Tso H C W, Geldart D J W, Chýlek P J. Chem. Phys. 108 5319 (1998)
  59. Daniel J S et al. J. Geophys. Res. 104 (D14) 16785 (1999)
  60. Pfeilsticker K et al. Science 300 2078 (2003)
  61. Low G R, Kjaergaard H G J. Chem. Phys. 110 9104 (1999)
  62. Kassi S et al. Phys. Chem. Chem. Phys. 7 2460 (2005)
  63. Shillings A J L et al. Atmos. Chem. Phys. 11 4273 (2011)
  64. Garden A L, Halonen L, Kjaergaard H G Chem. Phys. Lett. 513 167 (2011)
  65. Rocher-Casterline B E et al. J. Chem. Phys. 134 211101 (2011)
  66. Burch D E Report AFGL-TR-85-0036 (Hanscom AFB, MA: Air Force Geophysics Laboratory, 1985)
  67. Ptashnik I V J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 109 831 (2008)
  68. Baranov Yu I, Lafferty W J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 112 1304 (2011)
  69. Podobedov V B et al. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 109 458 (2008)
  70. Ptashnik I V et al. Q. J. R. Meteorol. Soc. 130 2391 (2004)
  71. Schofield D P, Kjaergaard H G Phys. Chem. Chem. Phys. 5 3100 (2003)
  72. Ptashnik I V, Shine K P, Vigasin A A J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 112 1286 (2011)
  73. Rothman L S et al. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 130 4 (2013)
  74. Ptashnik I V et al. J. Geophys. Res. 116 D16305 (2011)
  75. Mondelain D J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 130 381 (2013)
  76. Workshop on "Molecular Complexes in our Atmosphere and Beyond" 20 - 23 April 2010, Brussels, Belgium, http://www.solvayinstitutes.be/Activities/01_Archives/ATMOS/Complexes.html; Mol. Phys. 108 (17) (2010), Special Issue
  77. Herman M, Saykally R J Mol. Phys. 108 2153 (2010)
  78. Dyke T R, Muenter J S J. Chem. Phys. 60 2929 (1974)
  79. Fraser G T, Suenram R D, Coudert L H J. Chem. Phys. 90 6077 (1989)
  80. Keutsch F N et al. Mol. Phys. 101 3477 (2003)
  81. Bentwood R M, Barnes A J, Orville-Thomas W J J. Mol. Spectrosc. 84 391 (1980)
  82. Bouteiller Y, Tremblay B, Perchard J P Chem. Phys. 386 29 (2011)
  83. Moudens A et al. J. Chem. Phys. 131 204312 (2009)
  84. Kuyanov-Prozument K, Choi M Y, Vilesov A F J. Chem. Phys. 132 014304 (2010)
  85. Tschumper G S et al. J. Chem. Phys. 116 690 (2002)
  86. Császár A G et al. J. Chem. Phys. 122 214305 (2005)
  87. Coudert L H, Hougen J T J. Mol. Spectrosc. 139 259 (1990)
  88. Pugliano N et al. J. Chem. Phys. 98 6600 (1993)
  89. Braly L B et al. J. Chem. Phys. 112 10293 (2000)
  90. Braly L B et al. J. Chem. Phys. 112 10314 (2000)
  91. Huang X et al. J. Chem. Phys. 128 034312 (2008)
  92. Kelly R E A, Tennyson J, Groenenboom G C J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 111 1262 (2010)
  93. Kjaergaard H G et al. J. Phys. Chem. A 112 4324 (2008)
  94. Fraser G T Int. Rev. Phys. Chem. 10 189 (1991)
  95. Reimers J R, Watts R O Chem. Phys. 85 83 (1984)
  96. Buck U, Huisken F Chem. Rev. 100 3863 (2000)
  97. Huang Z S, Miller R E J. Chem. Phys. 91 6613 (1989)
  98. Bouteiller Y, Perchard J P Chem. Phys. 305 1 (2004)
  99. Keutsch F N et al. J. Chem. Phys. 119 8927 (2003)
  100. Suhm M A Science 304 823 (2004)
  101. McKellar A R W Weakly Interacting Molecular Pairs: Unconventional Absorbers of Radiation in the Atmosphere (Eds C Camy-Peyret, A A Vigasin) (Dordrecht: Kluwer Acad. Publ., 2003) p. 223
  102. Викторова А А Изв. вузов. Радиофизика 7 3415 (1964)
  103. Викторова А А Изв. вузов. Радиофизика 7 3424 (1964)
  104. Krupnov A F, Tretyakov M Yu, Leforestier C J. Quant. Spectr. Radiat. Transfer 110 427 (2009)
  105. Grabow J U, Caminati W Frontiers of Molecular Spectroscopy (Ed. J Laane) (Amsterdam: Elsevier, 2009) p. 383
  106. Bauer A, Duterage B, Godon M J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 36 307 (1986)
  107. Meshkov A I, De Lucia F C Rev. Sci. Instrum. 76 083103 (2005)
  108. Krupnov A F et al. J. Mol. Spectrosc. 202 107 (2000)
  109. Tretyakov M Yu et al. Rev. Sci. Instrum. 80 093106 (2009)
  110. Паршин В В и др. Изв. вузов. Радиофизика 52 583 (2009); Parshin V V et al. Radiophys. Quantum Electron. 52 525 (2009)
  111. Parshin V V et al. IEEE Sensors J. 13 (1) 18 (2013)
  112. Паршин В В и др. Изв. вузов. Радиофизика 56 614 (2013); Parshin V V et al. Radiophys. Quantum Electron. 56 554 (2014)
  113. Krupnov A F et al. Int. J. Infrared Millimeter Waves 20 1731 (1999)
  114. Tretyakov M Yu et al. J. Mol. Spectrosc. 208 110 (2001)
  115. Tretyakov M Yu et al. J. Mol. Spectrosc. 218 239 (2003)
  116. Tretyakov M Yu et al. J. Mol. Spectrosc. 223 31 (2004)
  117. Tretyakov M Yu et al. J. Mol. Spectrosc. 231 1 (2005)
  118. Koshelev M A et al. J. Mol. Spectrosc. 241 101 (2007)
  119. Tretyakov M Yu et al. J. Mol. Spectrosc. 241 109 (2007)
  120. Makarov D S et al. J. Mol. Spectrosc. 252 242 (2008)
  121. Makarov D S, Tretyakov M Yu, Rosenkranz P W J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 112 1420 (2011)
  122. Tretyakov M Yu et al. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 114 109 (2013)
  123. Koshelev M A et al. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 112 2704 (2011)
  124. Tretyakov M Yu et al. The XVII Symp. on High Resolution Molecular Spectroscopy, July 2 - 7, 2012, Zelenogorsk, St. Petersburg, Region, Russia, Abstracts of Reports p. 64; http://symp.iao.ru/en/hrms/17/index/
  125. Вигасин А А, Членова Г В Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана 19 703 (1983)
  126. Saykally R J Physics 6 22 (2013)
  127. Tretyakov M Yu et al. The 23rd Colloquium on High Resolution Molecular Spectroscopy, August 25 - 30, 2013, Budapest, Hungary, Book of Abstracts p. 189, report H30; http://lmsd.chem.elte.hu/hrms/
  128. Odintsova T A et al. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 140 75 (2014)
  129. Kuhn T et al. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 74 545 (2002)
  130. Golubiatnikov G Yu J. Mol. Spectrosc. 230 196 (2005)
  131. Golubiatnikov G Yu, Koshelev M A, Krupnov A F J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 109 1828 (2008)
  132. Koshelev M A J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 112 550 (2011)
  133. Pickett H M Appl. Opt. 19 2745 (1980)
  134. Zuckerwar A J J. Acoust. Soc. Am. 76 178 (1984)
  135. Liebe H J, Layton D H NTIA Technical Report TR-87-224 (1987)
  136. Meshkov A I, De Lucia F C J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 108 256 (2007)
  137. Boissoles J et al. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 82 505 (2003)
  138. Vigasin A A J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 64 25 (2000)
  139. Baranov Yu I et al. Phil. Trans. R. Soc. A 370 2691 (2012)
  140. Chýlek P, Geldart D J Geophys. Res. Lett. 24 2015 (1997)
  141. Morokuma K, Muguruma C J. Am. Chem. Soc. 116 10316 (1994)
  142. Li G et al. J. Phys. Chem. A 117 11979 (2013)
  143. Schenter G K, Kathmann S M, Garett B C Phys. Rev. Lett. 82 3484 (1999)
  144. Keutsch F N, Saykally R J Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98 10533 (2001)
  145. Pérez C et al. Chem. Phys. Lett. 571 1 (2013)
  146. Pate B H The 23rd Colloquium on High Resolution Molecular Spectroscopy, August 25 - 30, 2013, Budapest, Hungary p. 312; http://lmsd.chem.elte.hu/hrms/invspeak.html

© Успехи физических наук, 1918–2019
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение