ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Исчезновение свободных зарядов в атмосфере из "Распространение радиоволн Издание 4 " До сих пор процесс ионизации рассматривался односторонне. Предполагалось, что под действием того или иного ионизирующего фактора в единице объема воздуха в одну секунду образуется /в свободных электронов и, очевидно, столько же положительных ионов. Рассматривая подобным образом процесс ионизации, нетрудно видеть, что если первоначально в единице объема содержалось / /т нейтральных молекул, то через промежуток времени x=Nm I8, сек, весь наличный состав молекул будет полностью ионизирован. [c.201] В действительности процессы протекают, конечно, не так. Наряду с ионизацией происходит обратный процесс исчезновения свободных электронов вследствие воссоединения (.рекомбинации) их с положительными ионами. Если под действием ионизации образуются новые электроны и ионы, то при рекомбинации электроны и ионы исчезают, и в известных условиях в ионизированном газе может наступить динамическое равновесие, когда количество вновь образующихся электронов делается равным числу исчезающих. [c.201] Предположим, что в 1 воздуха находятся один электрон и один положительный ион. Обозначим через Ое вероятность их воссоединения. Эта величина носит название коэффициента рекомбинации. Физический смысл вероятности воссоединения можно видеть в том, что за время 1/ов секунд в среднем происходит одно столкновение данногб электрона с положительным ионом. В принятой системе единиц коэффициент рекомбинации имеет размерность м 1сек. [c.201] Число N свободных электронов в единице объема носит название электронной концентра ции ил и электронной плотности. [c.202] Формула (4.26) показывает, что с увеличением 1 электронная концентрация монотонно уменьшается по гиперболическому закону, стремясь в пределе к нулю. Скорость уменьшения электронной концентрации [см. ф-лу (4.25)] определяется коэффициентом рекомбинации чем больше абсолютное значение ае, тем быстрее уменьшается концентрация. Ф ла (4,26) позволяет объяснить тот факт, что с наступлением темноты, т. е. после прекращения ионизации, электронная концентрация уменьшается не сразу, а более или менее постепенно, сохраняя в некоторых случаях в течение всей зимней ночи значение, достаточное для отражения радиоволн. [c.203] Абсолютные значения коэффициентов рекомбинации приведены в следующем параграфе. [c.203] Описанный выше процесс воссоединения электронов и ионов является простейшим видом рекомбинации и носит название простой рекомбинации. Он наблюдается в верхних слоях атмосферы (в сильно разреженной атмосфере), где число нейтральных молекул невелико. [c.203] В реальных условиях процесс рекомбинации протекает в еще более сложных условиях [59]. Прежде всего, оказалось, что наблюдаемые экспериментально значения коэффициентов рекомбинации нельзя объяснить в предположении, что электроны воссоединяются с ионизированными атомами, ибо этот процесс протекает крайне медленно. Гораздо энергичнее электроны воссоединяются с ионизированными молекулами, в частности, особенно охотно с ионизированной молекулой N0+ Однако, как упоминалось, молекул окиси азота в атмосфере очень немного. Здесь на помощь приходит ионно-молекулярная реакция 0+- -К2- К0++М, превращающая ионы атомарного кислорода в ионы N0+. А сама рекомбинация протекает по так называемой схеме диссоциативной рекомбинации [51] К0+- -в -(К0) - К4-0, где звездочкой обозначено возбужденное состояние молекулы или атома. [c.204] Важным параметром ионизированного газа или плазмы, как его принято теперь называть, является среднее число V испытываемых электроном за одну секунду столкновений с нейтральными молекулами, ионами и электронами. Не следует отождествлять эти столкновения со столкновениями, приводящими к рекомбинации. Совершая беспорядочное тепловое движение, электрон испытывает столкновения с перечисленными видами частиц, во время которых передает им свою кинетическую энергию. Только некоторые из столкновений с ионами приводят к рекомбинации и только некоторые из столкновений с нейтральными молекулами приводят к оседанию электрона на нейтральной молекуле. [c.205] Вернуться к основной статье