Ионы в атмосфере

Часть молекул атмосферных газов и аэрозолей несут электрические заряды и называются ионами. Молекулы воздуха заряжаются вследствие потери энергии движущимся воздухом К заряженной молекуле присоединяются другие молекулы, так возникает электрически заряженный комплекс молекул, называемый легким ионом.

Заряженные молекулы могут присоединяться к ядрам конденсата или пылинкам, и тогда возникают тяжелые ионы с массой в несколько тысяч раз большей, чем легкие ионы.

Капельки атмосферной воды и кристаллики льда, возникая в облаках на ионах, как на ядрах конденсата, несут значительно больший заряд, чем у ионов.

На высоте содержание ионов увеличивается, особенно в слоях выше 80-100 км. Здесь ионами в основном являются заряженные атомы кислорода, гелия и водорода, Выше 200 км в атмосфере преобладают молекулярные ионы NO. Кроме того, значительная часть ионов верхних слоев атмосферы – это свободные электроны.

Ионы в атмосфере постоянно перемещаются, поэтому атмосфера обладает электрической проводимостью, хотя в нижних слоях – малой. Суммарный заряд атмосферы – положительный. При этом он растет с увеличением высоты.

Земная поверхность также обладает электрическим зарядом, в сумме – отрицательным. В результате атмосфера обладает электростатическим полем, в каждой точке которого есть какое-то значение потенциала. Это значит, что электрический заряд, помещенный в любой точке атмосферы, будет испытывать силу, действующую на него в направлении нормальном к поверхности равного потенциала, проходящей через эту точку. Эту силу, действующую на единицу положительного заряда, называют напряженностью атмосферного электрического поля. Она направлена в отсутствие облаков сверху вниз, измеряется изменением потенциала поля на единицу расстояния, то есть в вольтах на метр.

В приземном слое атмосферы напряженность атмосферного электрического поля равна 100 в/м, в промышленных районах напряженность значительно больше.. С увеличением высоты напряженность поля уменьшается, и на высоте 10 км она составляет 5 в/м, так как электрическая проводимость воздуха в этих слоях достаточна для выравнивания разностей потенциалов.

 

 

Уравнение состояния газов

Основными характеристиками физического состояния газов являются давление, температура и плотность. Связь между этими характеристиками для идеальных газов выражается уравнением состояния газов:

 

РV = RT, где

 

Р – давление;

V - удельный объем газов;

R – газовая постоянная, зависящая от природы газа.

 

Это уравнение можно записать как:

 

Р = pRT, где

 

– величина, обратная удельному объему или плотности газа.

 

Вопросы к разделу о составе атмосферы:

1.Какие газы входят в состав атмосферного воздуха?

2. Как образуется озон и его роль в атмосферных процессах?

3. Роль углекислого газа в атмосфере и его количество.

4. Что такое аэрозоли и как они попадают в атмосферу?

5. Чем по составу отличаются высокие слои атмосферы от нижних?

6. Какая роль водяного пара в атмосфере?

4. Жидкие и твердые примеси в атмосфере.

5. Единица упругости водяного пара.