Молекули та життя

Молекула з N атомів має 3N − 6 способів коливатися (3N − 5, якщо вона лінійна): вода має три, вуглекислий газ — чотири (його деформаційне коливання трапляється двічі, під прямим кутом), метан — дев'ять. Мода поглинає інфрачервоне світло, лише якщо вона змінює дипольний момент молекули. Ось чому симетричне валентне коливання CO₂ (7,50 µm), валентне коливання O₂ і два з чотирьох основних коливань метану неактивні в інфрачервоному діапазоні. Смуги, які утворюють ці моди, — саме ті, що позначені в розділі «Читання атмосфер»: два валентні коливання води при 2,66 і 2,73 µm утворюють її смугу 2,7 µm, ν₃ метану — смугу 3,3 µm, асиметричне валентне коливання CO₂ — смугу 4,26 µm, а валентне коливання CO — смугу 4,67 µm.

Положення смуг: фундаментальні частоти з NIST CCCBDB в атласі, λ = 10⁴/ν̃. Зміщення — це правильні з погляду симетрії ескізи з фіксованим центром мас і без сумарного обертання, а не розрахунок силового поля. У кожній моді атом, що рухається найбільше, відхиляється на 0,2 Å, і на сцені вказано, наскільки це перебільшує його нульові коливання — середньоквадратичне зміщення з ħ/2ω на частоті моди: для атомів водню у воді в моді ν₁ це 0,047 Å, тож їх намальовано ×4. Час сповільнено в 10¹³–10¹⁴ разів, і сцена наводить множник для кожної моди.