Экспериментальные исследования процессов ионизации в атмосферном приземном слое

• Автор: Кудринская, Татьяна Владимировна
• Шифр специальности: 25.00.30
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Б. м.
• Количество страниц: 149 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПРОЦЕССЫ ИОНИЗАЦИИ АТМОСФЕРЫ: ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ РАССМОТРЕНИЕ
1.1. ОСНОВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ИОНИЗАЦИИ АТМОСФЕРЫ
1.1.1. КОСМИЧЕСКИЕ ЛУЧИ
1.1.2. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
1.1.3. РАДИОАКТИВНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
1.1.4. ДРУГИЕ ИСТОЧНИКИ ИОНИЗАЦИИ
1.2. ИОННЫЙ СОСТАВ АТМОСФЕРЫ
1.2.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ИОНОВ
1.2.2. АЭРОЗОЛЬНЫЕ ЧАСТИЦЫ В АТМОСФЕРЕ
1.2.3. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИОНОВ
1.3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИОНИЗАЦИИ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ В ПРИЗЕМНОМ СЛОЕ АТМОСФЕРЫ
1.3.1. ИССЛЕДОВАНИЯ ИОНИЗАЦИОННОГО СОСТОЯНИЯ ПРИЗЕМНОГО СЛОЯ АТМОСФЕРЫ
1.3.2. ИССЛЕДОВАНИЯ ГРАДИЕНТА ПОТЕНЦИАЛА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ АТМОСФЕРЫ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ГЛАВЫ 1:
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РОЛИ РАДОНА В ФОРМИРОВАНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ПРИЗЕМНОГО СЛОЯ АТМОСФЕРЫ
2.1. АТМОСФЕРНО-ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ
2.1.1. ПУНКТЫ ИЗМЕРЕНИЙ
2.1.2. ПРИБОРЫ И МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ
2.2. СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫХ ВАРИАЦИЙ ОБЪЕМНОЙ АКТИВНОСТИ РАДОНА В ПРИЗЕМНОМ СЛОЕ АТМОСФЕРЫ
2.2.1. СОДЕРЖАНИЕ РАДОНА В ПОЧВЕ
2.2.2. ФУНКЦИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМНОЙ АКТИВНОСТИ РАДОНА
2.2.3. СУТОЧНЫЕ ВАРИАЦИИ ОБЪЕМНОЙ АКТИВНОСТИ РАДОНА В ПРИЗЕМНОМ СЛОЕ АТМОСФЕРЫ
2.2.4. ПРОСТРАНСТВЕННОЕ ИЗМЕНЕНИЕ ОБЪЕМНОЙ АКТИВНОСТИ РАДОНА И ИНТЕНСИВНОСТЬ ИОНООБРАЗОВАНИЯ
2.3. ВЛИЯНИЕ РАДОНА НА АТМОСФЕРНО-ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
2.3.1. ОБЪЕМНАЯ АКТИВНОСТЬ РАДОНА И КОНЦЕНТРАЦИЯ ЛЕГКИХ ИОНОВ
2.3.2. РОЛЬ РАДОНА В ФОРМИРОВАНИИ ВАРИАЦИЙ ГРАДИЕНТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА АТМОСФЕРЫ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ГЛАВЫ 2:
ГЛАВА 3. ФОРМИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ПРИЗЕМНОГО СЛОЯ АТМОСФЕРЫ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ЭЛЕКТРОДНОГО ЭФФЕКТА
3.1. ПРОЯВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОДНОГО ЭФФЕКТА В РАЗЛИЧНЫХ ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
3.2. ЭЛЕКТРОДНЫЙ ЭФФЕКТ: СРАВНЕНИЕ ТЕОРИИ И ЭКСПЕРИМЕНТА
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ГЛАВЫ 3:
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы
В атмосферно-электрических исследованиях (как теоретических, так и экспериментальных) последних десятилетий значительное внимание уделяется изучению взаимодействия электрических и климатических процессов, механизмов и энергетики атмосферного электричества, грозовых явлений и активного воздействия на грозовые процессы, построению моделей глобальной электрической цепи. Для развития существующих моделей глобальной цепи актуальным является поиск дополнительных источников электрического поля, в том числе и вблизи поверхности земли, в так называемом «электродном слое».
Для этого необходимо дальнейшее уточнение и развитие моделей электрических процессов в атмосферном приземном слое, являющимся участком глобальной электрической цепи. Электрическая структура приземного слоя формируется под действием многих факторов, определяющих распределение по высоте атмосферно-электрических характеристик (концентраций аэроионов, удельной электрической проводимости, напряженности электрического поля, плотности электрического тока и заряда и т.д.). К таким факторам относят: электродный эффект [30], метеорологические условия, наличие аэрозольной компоненты, интенсивность ионообразования и т.п.
Наибольший вклад в процесс ионообразования наряду с космическим излучением вносит радиоактивность воздуха, обусловленная переносом радиоактивных эманаций из почвы, которая определяет не только пространственную изменчивость, но и суточный, и сезонный ход общей ионизации электродного слоя. Исследование вариаций объемной активности радона в приземном слое атмосферы важно для учета его влияния на электродинамику приземного слоя атмосферы, а также в вопросах

Экспериментальные исследования показывают, что подвижности легких атмосферных ионов разных знаков различаются; подвижность отрицательных ионов в среднем в 1,4 раза выше, чем положительных [134]. Средние значения для положительных ионов 1,2—1,4 см2-В'1-с'1, для отрицательных — 1,6— 1,9 см2-В'’ с'’. Различие в подвижностях можно объяснить различием размеров соответствующих молекулярных ионов и количеством молекул в кластере. Отрицательный ион обладает меньшей энергией связи иона с молекулами газа, чем положительный ион того же размера и меньшим числом присоединенных молекул. Подвижность иона зависит от природы основного газа, наличия примесей воды. В каждом газе с примесью полярных молекул существует распределение ионов по подвижностям, обусловленное разным числом присоединенных молекул.
Для подвижности тяжелых ионов предложено следующее выражение
[11]:
К = —-—пе 6пп
(1.16)

где р — атмосферное давление, В = 0,000617, г — радиус частиц, п — число зарядов иона, е — элементарный заряд, г| — вязкость воздуха (при нормальных условиях т| = 18,7 мкПа-с).
Таблица 1.7:
Характеристики основных групп атмосферных ионов [135]
Классы атмосферных ионов Подвижность, см2/В-с Диаметр, нм
Кластерные ионы Легкие кластерные ионы 1,3—3,2 0,36—0
Большие кластерные ионы 0,5—1,3 0,85—1
Аэрозольные ионы Средние (промежуточные) ионы 0,034—0,5 1,6-7
Легкие большие ионы 0,0042—0,034
Тяжелые большие ионы 0,00041—0,0042