HITRAN

Logo HITRAN, reprezentujące archiwizację przejść molekularnych.

Baza danych spektroskopii molekularnej HITRAN (skrót od High Resolution Transmission ) to zbiór parametrów spektroskopowych wykorzystywanych do symulacji i analizy transmisji i emisji światła w ośrodkach gazowych, ze szczególnym uwzględnieniem atmosfer planetarnych. Znajomość parametrów spektroskopowych przejść między poziomami energii w cząsteczkach (i atomach) jest niezbędna do interpretacji i modelowania interakcji promieniowania (światła) w różnych ośrodkach.

Od pół wieku HITRAN jest uznawany za międzynarodowy standard, który dostarcza użytkownikowi zalecane wartości parametrów dla milionów przejść dla różnych molekuł. HITRAN obejmuje zarówno dane eksperymentalne, jak i teoretyczne, które są zbierane od światowej sieci współpracowników, a także z artykułów, książek, materiałów, baz danych, tez, raportów, prezentacji, niepublikowanych danych, dokumentów w przygotowaniu i prywatnych wiadomości. Znaczny wysiłek jest następnie poświęcony ocenie i przetwarzaniu danych spektroskopowych. Pojedyncze przejście w HITRAN ma wiele parametrów, w tym domyślny 160-bajtowy format o stałej szerokości używany od HITRAN2004. Tam, gdzie to możliwe, pobrane dane są weryfikowane z dokładnymi danymi laboratoryjnymi.

Oryginalna wersja HITRAN została opracowana przez US Air Force Cambridge Research Laboratories (lata 60. XX wieku) w celu umożliwienia obserwacji samolotów wojskowych wykrytych w atmosferze ziemskiej. Jednym z pierwszych zastosowań HITRAN był program o nazwie Pomiar promieniowania atmosferycznego (ARM) dla Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych. W ramach tego programu wykonano spektralne pomiary atmosferyczne na całym świecie, aby lepiej zrozumieć równowagę między energią promieniowania która dociera do Ziemi ze Słońca i energia, która wypływa z Ziemi z powrotem w kosmos. Departament Transportu Stanów Zjednoczonych również wykorzystywał HITRAN na początku swojej działalności do monitorowania emisji gazów (NO, SO 2 , NO 2 ) z ponaddźwiękowych transportowców latających na dużych wysokościach. HITRAN został po raz pierwszy udostępniony publicznie w 1973 r., a dziś istnieje wiele trwających i przyszłych misji satelitarnych NASA, które wykorzystują HITRAN. Jedną z misji NASA wykorzystujących obecnie HITRAN jest Orbitujące Obserwatorium Węglowe (OCO), które mierzy źródła i pochłaniacze CO 2 w globalnej atmosferze. HITRAN jest darmowym zasobem, który jest obecnie utrzymywany i rozwijany w Centrum Astrofizyki | Harvard & Smithsonian , Cambridge MA, USA ( CFA/HITRAN ).

Ten obraz przedstawia światło zbierane przez pryzmat na nośniku archiwalnym, w tym przypadku kamień z „rosetty” (abstrakcja HITRAN) z odciskiem widm, parametrów itp.

HITRAN jest światowym standardem obliczania lub symulacji atmosferycznej transmisji molekularnej i promieniowania od mikrofal do ultrafioletowego obszaru widma. Baza danych HITRAN jest oficjalnie publikowana co cztery lata, a aktualizacje są publikowane w kolejnych latach w witrynie HITRAN online . W związku z najnowszą wersją bazy danych HITRAN opublikowano nowy artykuł w czasopiśmie, a użytkowników gorąco zachęcamy do korzystania z najnowszej edycji. W całej historii HITRAN było około 50 000 unikalnych użytkowników bazy danych, aw ostatnich latach w HITRAN zarejestrowanych jest ponad 24 000 użytkowników online . Na stronie internetowej HITRAN dostępne są samouczki YouTube, w których można znaleźć odpowiedzi na często zadawane przez użytkowników pytania.

Obliczono widma transmisyjne przez cztery próbki komórek zawierające jedną atmosferę każdej cząsteczki w temperaturze 296 K z odpowiednią długością ścieżki. Widma zostały obliczone przy użyciu bazy danych HITRAN2016 i bibliotek HAPI Python. Źródło: Zespół HITRAN
Dane dostępne z HITRAN
Przejścia linia po linii
Absorpcja Przekroje poprzeczne
Absorpcja wywołana kolizją
Aerozolowe współczynniki załamania światła
HITEMP
Dane uzupełniające do obliczeń przenoszenia promieniowania

Linia po linii

Obecna wersja, HITRAN2020, zawiera 55 cząsteczek w części HITRAN linia po linii wraz z niektórymi z ich najważniejszych izotopologów (łącznie 144 izotopologów). Dane te są archiwizowane jako wiele przejść liniowych o wysokiej rozdzielczości, z których każde zawiera wiele parametrów widmowych wymaganych do symulacji o wysokiej rozdzielczości.

Ten obraz przedstawia liczbę przejść linia po linii w HITRAN rocznie. Wartości AFGL to parametry linii absorpcji atmosferycznej. AFGL to skrót od Air Force Geophysical Laboratory Catalog, który był poprzednikiem HITRAN. Źródło: Zespół HITRAN

Przekroje absorpcji

Oprócz tradycyjnych parametrów absorpcji spektroskopowej linia po linii, baza danych HITRAN zawiera informacje o przekrojach poprzecznych absorpcji, w których parametry linia po linii są niekompletne lub nieobecne. Zazwyczaj HITRAN zawiera przekroje poprzeczne absorpcji dla ciężkich cząsteczek wieloatomowych (z nisko położonymi modami wibracyjnymi), które są trudne do szczegółowej analizy ze względu na dużą gęstość pasm/linii widmowych, efekty poszerzania, izomeryzację i ogólną złożoność modelowania. W aktualnej edycji bazy danych w postaci plików przekrojowych znajduje się 327 gatunków molekularnych. Pliki przekrojów są dostarczane w formacie HITRAN opisanym na oficjalnej stronie internetowej HITRAN ( http://hitran.org/docs/cross-sections-definitions/ ).

Absorpcja wywołana kolizją

Kompilacja HITRAN zapewnia również absorpcję wywołaną kolizją (CIA), która została po raz pierwszy wprowadzona do HITRAN w wydaniu z 2012 roku. CIA odnosi się do absorpcji przez przejściowe dipole elektryczne wywołane oddziaływaniem między zderzającymi się cząsteczkami. Instrukcje dostępu do plików danych CIA można znaleźć na stronie HITRAN/CIA .

Współczynniki załamania aerozolu

HITRAN2020 posiada również sekcję współczynników załamania światła aerozoli, zawierającą dane w widzialnym, podczerwonym i milimetrowym zakresie widmowym wielu rodzajów chmur i cząstek aerozolu. Znajomość współczynników załamania cząstek aerozoli i chmur oraz ich rozkładów wielkości jest niezbędna do określenia ich właściwości optycznych.

HITEMP

HITEMP to baza danych spektroskopii molekularnej, analogiczna do HITRAN, do wysokotemperaturowego modelowania widm cząsteczek w fazie gazowej. HITEMP obejmuje znacznie więcej pasm i przejść niż HITRAN dla ośmiu absorberów: H 2 O, CO 2 , N 2 O, CO, CH 4 , NO, NO 2 i O.O. Ze względu na niezwykle dużą liczbę przejść wymaganych do symulacji wysokotemperaturowych konieczne było dostarczenie danych HITEMP jako oddzielnych plików do danych HITRAN. Listy linii HITEMP zachowują ten sam format 160 znaków, który był używany we wcześniejszych wydaniach HITRAN. Istnieje wiele zastosowań danych HITEMP, niektóre przykłady obejmują termometrię środowisk o wysokiej temperaturze, analizę procesów spalania i modelowanie widm atmosfer Układu Słonecznego, egzoplanet, brązowych karłów i gwiazd.

HAPI

Biblioteka Pythona HAPI ( H ITRAN Programowanie aplikacji I _ ninterface), który służy jako narzędzie do obliczeń absorpcji i transmisji oraz porównywania zbiorów danych spektroskopowych. HAPI rozszerza funkcjonalność strony głównej, w szczególności o obliczanie widm z wykorzystaniem kilku rodzajów obliczeń kształtu linii, w tym elastycznego profilu HT (Hartmann-Tran). Ten kształt linii HT można również zredukować do wielu konwencjonalnych profili linii, takich jak Gaussian (Doppler), Lorentzian, Voigt, Rautian, Speed-Dependent Voigt i Speed-Dependent Rautian. Oprócz uwzględnienia ciśnienia, temperatury i długości drogi optycznej, użytkownik może włączyć szereg funkcji instrumentalnych do symulacji widm eksperymentalnych. HAPI jest w stanie uwzględnić poszerzenia linii spowodowane mieszaninami gazów oraz wykorzystać wszystkie parametry poszerzeń dostarczone przez firmę HITRAN. Obejmuje to tradycyjne rozszerzacze (powietrze, samo) oraz dodatkowe parametry dla CO 2 , H2O , H2 i He rozszerzające się. W aktualnej wersji #1 HAPI można obliczyć następujące funkcje widmowe:

  • współczynnik absorpcji
  • widmo absorpcyjne
  • widmo transmitancji
  • widmo promieniowania

HAPIEST (skrót od HITRAN A pplication Programming I nterface i Efficient Spectroscopic Tools ) to graficzny interfejs użytkownika umożliwiający użytkownikom dostęp do niektórych funkcjonalności udostępnianych przez HAPI bez znajomości programowania w języku Python, w tym pobieranie danych z HITRAN , oraz wykreślanie widm i przekrojów poprzecznych. Kod źródłowy HAPIEST jest dostępny na GitHub (HAPIEST) wraz z dystrybucjami binarnymi dla komputerów Mac i PC.

Zobacz też

Dalsza lektura

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=HITRAN&oldid=1137895248 ”