Составители:
Рубрика:
когда нейтральные молекулы имеют большой дипольный момент и легко поляризуются. В
зависимости от количества молекул, окружающих ион, он может быть как легким (Z
e
≤
4), так и
промежуточным или средним (Z
e
≅ 10). Время жизни этих ионов мало. Более устойчиво состояние
иона, который образуется при присоединении легких и средних ионов к нейтральным аэрозольным
частицам. Образующийся в этом случае ион называют тяжелым. Такие ионы были открыты
П.Ланжевеном.
Все ионы характеризуются подвижностью (u, см
2
/c
⋅
B), численно равной скорости движения
иона под действием электрической силы в поле напряженностью, равной единице. П.Ланжевен,
исходя из представлений кинетической теории газов, теоретически вывел выражение u=a(e/m)(λ
u
/v
T
),
где a - некоторый численный коэффициент (порядка 0,5-1,0); e/m - отношение заряда иона к массе; λ
u
- средняя длина свободного пробега иона; v
T
средняя скорость его теплового движения. По
лабораторным данным подвижность легких ионов равняется 1-2 см
2
/c
⋅
B), причем подвижность
отрицательных ионов несколько больше, чем положительных. Подвижность ионов зависит от
природы ионизируемого газа, на уменьшение подвижности ионов влияет присутствие в воздухе
молекул водяного пара. В табл.1.5 приведены данные о размерах и подвижности разных ионов.
Таблица 1.5
Группа ионов
u, см
2
/(c
⋅
В)r
⋅
10
8
, см
Легкие 1 – 2 7 - 10
Средние 0,01 - 0,001 80 - 250
Тяжелые 0,001 - 0,00025 250 - 550
Ультратяжелые < 0.00025 > 550
Концентрация легких ионов определяется балансом процессов образования и рекомбинации,
т.е. dn
±
/dt = q - αn
+
⋅
n
–
, где q - число образовавшихся пар ионов; α - коэффициент рекомбинации
легких ионов. Полагая для упрощения n
+
=n
-
=n (что достаточно близко к реальным условиям), имеем
dn/dt = q-αn
2
. В стационарных условиях dn/dt=q-αn
2
=0, q=αn
2
, n=
α
/q
. При q=0, dn/dt =-αn
2
или
dn/n
2
= -αdt. Считая, что n=n
0
при t=0
и
, интегрируя получим n=n
0
/(1+α nt).
В реальной атмосфере легкие ионы исчезают не только в результате рекомбинации легкими
ионами противоположного знака. Как мы уже отмечали, они оседают на нейтральных частицах и
образуют тяжелые ионы, воссоединяются с тяжелыми ионами противоположного знака и т.д. Не
принимая во внимание знака заряда, можно записать: dn/dt=q-αn
2
-ηnN
0
-γnN, где N
0
- концентрация
нейтральных частиц; N - концентрация тяжелых ионов; η, γ- коэффициенты прилипания. Для
безоблачной атмосферы известны следующие значения коэффициентов: α ≅ 1,6
⋅
10
-6
см
3
/с, η ≅ 4,3
⋅
10
-
6
см
3
/c, γ≅ 6,5
⋅
10
-6
см
3
/c. В условиях чистой атмосферы продолжительность жизни легких ионов τ= 20
мин, а тяжелых - около 1 ч. На основании многочисленных измерений средняя концентрация легких
ионов: n
+
= 750 см
-3
, n
-
= 650 см
-3
, т.е. n
+
/n
-
= 1,15.
В облаках процессы заряжения отдельных частиц существенно иные. Отдельные капли могут
приобретать сотни и более элементарных зарядов, а отношение n
+
/n
-
в разных частях облака
существенно отличается от единицы.
Особый тип атмосферных аэрозолей представляют радиоактивные аэрозоли. Хотя в
первоначальном виде радиоактивные компоненты являются газовыми молекулами, но они очень
быстро оседают на аэрозольные частицы, являющиеся в дальнейшем носителями атмосферных
радиоактивных загрязнений[8,39]. В изучении атмосферной радиоактивности существуют три
основных направления:
1) исследование выделения эманации радона и торона из почвы с образованием продуктов их
распада;
2) изучение радиоактивных изотопов, возникающих в атмосфере под действием космических
лучей (С
14
, Н
3
);
3) изучение распределения и распространения в атмосфере радиоактивных продуктов
ядерных взрывов.
Первые два направления представляют научный интерес в связи с возможностями
использования радиоактивных элементов в качестве трассеров для изучения закономерностей
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 16
- 17
- 18
- 19
- 20
- …
- следующая ›
- последняя »
