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极光作为一种特殊的物理现象，对高层大气的粒子传输和能量交换研究有很大意义，同时其红外波段的光学发射也是各类气象卫星和预警卫星的重要背景辐射。因此，深入研究极光沉积过程，并计算其引发的几种主要辐射组分的红外光谱特性，显得十分有必要。本研究中对极光最初的能量沉积到最后的大气红外辐射进行了系统建模，涵盖了空间等离子体、大气物理化学、红外辐射特性等多重内容。其主要内容包括：1．给出了极光扰动前的初始大气参数模型和大气顶层的初始极光电子通量模型。大气模型采用MSIS00软件得到，包括大气中性气体温度，质量密度，以及各主要组分数密度的高度廓线；极光初始电子通量的统计表达式利用麦克斯韦项，指数项和高斯项加和得到。同时对于一般的弥散型稳态极光，利用了一个麦克斯韦型分布函数进行表示，并给出了有代表性的三种极光类型IBC II，III，III+的拟合参数和由之计算得到的电子谱曲线。2．采用一种半经验算法，得到了不同能量的单个初级电子在300km高度以下的能量沉积模型，计算了其离子对产生速率的高度廓线，随后结合不同类型的大气顶层电子谱，得到了积分后的总离子对产生速率廓线。并采用连续能量损失假设，结合N2，O2，O的振转动、激发、电离的各类碰撞截面，推导了其与初级电子碰撞生成的二级电子产生速率和通量的计算公式，并得到了在各个高度上的二级电子生成速率和电子通量谱。3．对极光扰动下的大气各组分光化学反应进行了分析，建立了计算模型。在准稳态近似的假设前提下，提出了一种“三步走”的方法，依次求解了90-160km高度下的高层大气中，N2+，O2+，O+，O2+(a4Π)，O+(2D)，O+(2P)，N2(A3Σ)，N(2D)，N(4S)，NO+，和N+十一种重要组分的数密度廓线。4．利用稳态近似建立了两种主要红外辐射组分NO，NO+在极光电子扰动下的非平衡振动能级布居模型，得到了其各个振动能级数密度，对NO考虑了其第1-12振动带，对NO+考虑了第1-14振动带。并在此基础上采用模糊谱带模型获得了不同高度和极光类型下的NO，NO+的Δv=1和Δv=2红外光谱发射系数。国内外极光研究持续多年，成果很多，但大部分都侧重于对空间大气物理的影响，以及紫外和可见光部分的光学辐射，与本文红外光学发射的侧重点有所差别。在本模型建立中采取了诸多假设和简化，并且由于所使用的数据来源众多，有些年代较为久远，准确度值得商榷，和国际最高水平差距较大，但本文对极光从初始沉积到最终红外光学辐射进行了完整的建模，多少做出了一些开拓性的工作，反映了我们的研究特色，也希望能对后续相关研究能起到些许的帮助。