В тлеющем разряде постоянного тока в кислороде на основе измерения концентраций промежуточных электронно-колебательно-возбужденных компонент исследован механизм передачи энергии возбуждении O(1D) → O2(b1Σg, v = 2) → O2(b, v = 1) → O2(b, v = 0) → O2(а1Δg). Предложенный механизм релаксации удовлетворительно объясняет атмосферные измерения O2(b, v= 1, 2) на высотах H=100 -150 км и известные лабораторные эксперименты, включая парадокс аномального заселения О2(а) и О2(b) в работах группы Фелпса. В интервале температур газа T= 340 - 445 К определены константы скорости ряда процессов колебательной релаксации кислорода, в том числе впервые измерены константы скорости процессов O2(b, v = 2) + O2 → 202(а),  k_b = (3,15 ± 0,78) · 10^-12 см³/с; O2(b, v = 2) + O3 → O2(b, v = 1) + O3,  k³₂ = (2,9 ± 1,2) · 10^-10 см³/с; O2(b, v = 2) + O → O2(b, v ≤ 1) + O,  k¹₂ = (1,07 ± 0,65) · 10^-11 см³/с.