Маленькое замечание по поводу реакции отлипания электронов от отрицательных ионов. Поскольку дополнительный электрон в отрицательном ионе связан с нейтральной молекулой некоторой энергией, для осуществления реакции отлипания нужно затратить энергию, по крайней мере, не меньшую, чем энергия этой связи. В случае реакции фотоотлипания энергия поставляется фотоном:
O2-+hν→ O2+e.
В ходе реакции с возбужденной частицей – это энергия возбуждения:
O2-+ O2*→ O2 + O2 +e.
O2-+ O→ O3+e
эта энергия высвобождается при образовании молекулы озона из атома и молекулы кислорода. Реакции последнего типа носят название ассоциативного отлипания.
Основной проблемой является установление ионно-молекулярных реакций, преобразующих ионы-кольца в стабильные ионы. В качестве таких реакций предложены, например,
O3-+ N2→ NO2- + NO,
O4-+ N2→ NO3- + NO.
В этих реакциях участвует молекулярный азот, который является основной нейтральной компонентой на высотах области D. Поэтому проблема решается уже при очень малых скоростях приведенных реакций (~10-14-10-15 см3∙с-1). К сожалению, измерить столь низкие скорости в лабораторных условиях пока не удается.
Тем не менее, существуют экспериментальные факты, косвенно свидетельствующие о непротиворечивости предложенной схемы. К ним относятся выводы о большом сродстве к электрону основного отрицательного иона на высотах 60-80 км. Именно таково сродство к электрону у ионов NO2-, NO3-, являющихся основными в рамках предложенной модели. Эта модель легко объясняет также повышение отношения концентрации отрицательных ионов к свободным электронам при переходе от дня к ночи за счет резкого уменьшения концентрации атомарного кислорода и возбужденного молекулярного кислорода, отвечающих за эффективность процессов отлипания электронов. Следовательно, отрицательных ионов должно становиться больше.
В области D существуют два процесса «гибели» заряженных частиц: взаимная нейтрализация и диссоциативная рекомбинация. С учетом этого уравнение непрерывности для концентрации электронов должно включать оба типа реакций. Некоторые экспериментальные данные о химии отрицательных ионов, полученные в лабораторных условиях, приводятся в разд. 10.4.
Ионы-связки
Ионы и электроны, рожденные в первичном акте ионизации, претерпевают сложные превращения в реакциях образования ионов-связок, рекомбинационных процессов и реакций с участием отрицательных ионов.
Экспериментальные масс-спектрометрические измерения показали, что ниже 82 км (область D ионосферы) основными являются не обычные ионы NO+ и O2+, а ионы с гораздо большими массовыми числами – так называемые ионы-связки: H+(H2O), H+(H2O)2, H+(H2O)3 и т.д. Позднее были обнаружены ионы-связки с другими составляющими: NO+(H2O), NO+(CO2), NO+(N2) и т.п., а затем и еще более тяжелые ионы-связки. Ночью на высоте 80 км доминируют ионы-связки, а доля ионов NO+ и O2+ не превышает 1%. Днем соотношение примерно равное, а во время возмущений доля ионов-связок становится малой.
Детально процессы образования и преобразования ионов-связок до сих пор не изучены, как экспериментально, так и с позиций теоретической химии.
В областях Е, F1 скорость гибели
электронов квадратично зависит от концентрации электронов. Дело в том, что на
малых высотах, где высока плотность нейтральных частиц и много молекулярных
ионов, «гибель» электронов обусловлена в основном быстрой диссоциативной
рекомбинацией. Поэтому, полагая, что уничтожение электронов происходит
непосредственно в реакциях рекомбинации с положительными ионами: 
, и учитывая квазинейтральность ионосферной
плазмы и отсутствие отрицательных ионов, имеем
,
где 
-
скорость ионизации, 
- скорость рекомбинации.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.