Ионы в атмосфере

Определение «Ионы в атмосфере» по БСЭ:
Ионы в атмосфере - атмосферные ионы, электрически заряженные частицы, находящиеся в атмосфере. И. в а. возникают в верхних слоях атмосферы под действием главным образом ультрафиолетового и корпускулярного излучений Солнца, а в нижних слоях атмосферы (тропосфере и стратосфере) в основном благодаря радиоактивному излучению, космическим лучам и др., вызывающим ионизацию нейтральных молекул или атомов. В результате образуются свободные электроны и положительно заряженные молекулы (атомы) - положительные ионы. Свободный электрон почти мгновенно присоединяется к нейтральной молекуле (атому), образуя отрицательный ион. Эти так называемые мономолекулярные ионы существуют в обычных условиях в нижних слоях атмосферы очень короткое время, так как к ним практически мгновенно присоединяются несколько нейтральных молекул газа, образуя достаточно устойчивые комплексы молекул. Обычно считают, что каждый И. в а. обладает одним элементарным зарядом. Условно И. в а. разделяют на три группы, которые отличаются величиной подвижности К, т. е. средней скоростью движения в электрическом поле, напряжённость которого равна 1 (см. также Подвижность ионов и электронов):

	Подвижность К (	r - радиус ионов
Группа ионов	смІ/сек· в)	(умноженный на
		108 см)
Лёгкие	> 1	< 7-8
Средние	1 > K > 0,01	8 < r < 80
Тяжёлые и
ультратяжёлые	< 0,01	> 80

«Обычные» ионы - атомарные и молекулярные - встречаются в высоких слоях атмосферы; в нижних её слоях наблюдаются лёгкие ионы в виде комплексов газовых молекул (до нескольких десятков), а также средние и тяжёлые ионы. Тяжёлые ионы появляются обычно при оседании лёгких ионов на очень маленьких жидких и твёрдых частичках, взвешенных в атмосфере; некоторая часть этих ионов может возникать при испарении более крупных заряженных частиц. Средняя концентрация И. в а. устанавливается в результате уравновешивания скорости их возникновения скоростью их исчезновения вследствие рекомбинации и превращения в более тяжёлые частицы. Среднее время жизни лёгкого И. в а. - несколько десятков или даже сотен сек, тяжёлого - несколько тысяч сек.
В чистом воздухе у поверхности Земли в 1 смі содержится ∼ 500-1000 лёгких ионов, причём положительно заряженных обычно на 10-20% больше, чем заряженных отрицательно. С высотой концентрация и подвижность лёгких ионов в тропосфере возрастают; на высоте 10 км, например, их концентрация может превышать указанную величину приблизительно в 10 раз. Концентрация тяжёлых ионов растет с увеличением концентрации ядер в атмосфере. В городах и индустриальных районах концентрация тяжёлых ионов может доходить до ∼ 100000 в 1 смі; одновременно с ростом числа тяжёлых И. в а. уменьшается концентрация лёгких И. в а., она может упасть до величины ∼ 10 в 1 смі. Концентрация лёгких и тяжёлых И. в а. неодинакова в различных географических пунктах, она меняется также в течение суток и года.
Обычно концентрация лёгких И. в а. максимальна ранним утром и минимальна в полдень; в летнее время лёгких ионов больше, чем в зимнее. Значения концентрации И. в а. в отдельных специфичных районах могут заметно отличаться от средних по земному шару. Много И. в а. возникает около водопадов, фонтанов, а также при коронировании острых предметов в сильных электрических полях (во время грозы или пыльной бури и т. п.). Электропроводность воздуха, зависящая в основном от числа лёгких ионов, меняется так же, как их концентрация. При многих заболеваниях наличие И. в а. заметно сказывается на физиологии людей. Если увеличение числа отрицательно заряженных И. в а. стимулирует активность людей, то с ростом числа положительно заряженных ионов связаны большая утомляемость, появление головных болей и т. д. Отмечается действие ионов на жизнедеятельность животных и растений.
Концентрация И. в а. может быть измерена с помощью так называемых счётчиков ионов, а распределение концентраций по подвижностям определяется с помощью ионных спектрометров.
Лит.: Тверской П. Н., Атмосферное электричество, Л., 1949; Имянитов И. М., Приборы и методы для изучения электричества атмосферы, М., 1957; Минх А. А., Ионизация воздуха и ее гигиеническое значение, М., 1958.
И. М. Имянитов.

Ионолюминесценция    Ионы в атмосфере    Ионы остров