ИО́НЫ В АТМОСФЕ́РЕ

ИО́НЫ В АТМОСФЕ́РЕ, элек­три­че­ски за­ря­жен­ные час­ти­цы (кро­ме элек­тро­нов), на­хо­дя­щие­ся в ат­мо­сфе­ре. Осн. ио­ни­за­то­ра­ми ней­траль­ных час­тиц в ниж­ней ат­мо­сфе­ре (тро­по­сфе­ре и стра­то­сфе­ре) яв­ля­ют­ся из­лу­че­ние ра­дио­ак­тив­ных ве­ществ, со­дер­жа­щих­ся в зем­ной ко­ре и ат­мо­сфе­ре, и кос­мич. лу­чи. В бо­лее вы­со­ких об­лас­тях ат­мо­сфе­ры (ме­зо­сфе­ре и тер­мо­сфе­ре) час­ти­цы ио­ни­зу­ют­ся ульт­ра­фио­ле­то­вым и рент­ге­нов­ским из­лу­че­ни­ем Солн­ца. При этом по­яв­ля­ют­ся сво­бод­ные элек­тро­ны и по­ло­жи­тель­но за­ря­жен­ные ио­ны. В ниж­ней ат­мо­сфе­ре сво­бод­ные элек­тро­ны при­сое­ди­ня­ют­ся к ней­траль­ным мо­ле­ку­лам (ато­мам), об­ра­зуя от­ри­ца­тель­ные ио­ны. Об­ра­зо­вав­шие­ся по­ло­жи­тель­ные и от­ри­ца­тель­ные ио­ны су­ще­ст­ву­ют в ниж­них сло­ях ат­мо­сфе­ры очень ко­рот­кое вре­мя, т. к. к ка­ж­до­му из них при­сое­ди­ня­ют­ся др. мо­ле­ку­лы, об­ра­зуя т. н. лёг­кие ио­ны. По­след­ние мо­гут при­сое­ди­нять­ся к аэ­ро­золь­ным час­ти­цам (ка­п­лям, кри­стал­лам и пы­лин­кам, взве­шен­ным в ат­мо­сфе­ре), об­ра­зуя бо­лее круп­ные т. н. тя­жё­лые ио­ны, мас­сы ко­то­рых мо­гут быть в ты­ся­чи раз боль­ше масс лёг­ких ио­нов. У зем­ной по­верх­но­сти над су­шей в 1 см³ воз­ду­ха обыч­но со­дер­жит­ся неск. со­тен лёг­ких ио­нов и от не­сколь­ких со­тен до де­сят­ков ты­сяч тя­жё­лых ио­нов. До­ля тя­жё­лых ио­нов осо­бен­но ве­ли­ка в воз­ду­хе пром. ре­гио­нов, где со­дер­жа­ние аэ­ро­зо­лей уве­ли­че­но. Не­ко­то­рые тя­жё­лые ио­ны разл. спо­со­ба­ми при­сое­ди­ня­ют к се­бе элек­трич. за­ря­ды, в ре­зуль­та­те за­ряд отд. тя­жё­лых ио­нов мо­жет на неск. по­ряд­ков пре­вы­шать эле­мен­тар­ный элек­трич. за­ряд.

Ко­ли­че­ст­во И. в а. уве­ли­чи­ва­ет­ся с вы­со­той над уров­нем мо­ря, дос­ти­гая мак­си­му­ма в ио­но­сфе­ре на вы­со­тах 250–400 км. С вы­со­той из­ме­ня­ет­ся и со­став за­ря­жен­ных час­тиц. В ниж­ней ат­мо­сфе­ре пре­об­ла­да­ют лёг­кие и тя­жё­лые ио­ны, а сво­бод­ные элек­тро­ны прак­ти­че­ски от­сут­ст­ву­ют. В ио­но­сфе­ре вы­ше 90 км от­ри­ца­тель­ные ио­ны прак­ти­че­ски от­сут­ст­ву­ют, пре­об­ла­да­ют по­ло­жи­тель­ные ио­ны $\ce{NO^+,\,O_2^+ ,\, O^+}$ и $\ce{H^+}$, сум­мар­ное ко­ли­че­ст­во ко­то­рых при­мер­но рав­но ко­ли­че­ст­ву сво­бод­ных элек­тро­нов. Боль­шое ко­ли­че­ст­во ио­нов и сво­бод­ных элек­тро­нов в ио­но­сфе­ре при­во­дит к вы­со­ким зна­че­ни­ям элек­трич. про­во­ди­мо­сти ио­но­сфе­ры: на вы­со­тах 100–150 км элек­трич. про­во­ди­мость при­мер­но в 10¹² раз боль­ше про­во­ди­мо­сти ат­мо­сфе­ры у по­верх­но­сти Зем­ли (см. Ат­мо­сфер­ное элек­три­че­ст­во).