第二章带电粒子.pptVIP

第二章晴天大气带电粒子—离子;问题提出：闪电中电荷从何而来？ ;§1. 大气气体成分和气溶胶;（6）10-2cm 毛毛雨，极少，在尘暴激烈事件中出现 （7）10-1cm 雨滴，每年约4×1022个 （8）1cm 雨滴半径大于0.5cm下降时会破碎 因此此类雨滴很少，但冰雹、雪团会有这 一尺度 （9）10cm 特大冰雹;二、大气粒子尺度谱;正态的粒子分布;三、大气气体成分;四、大气气溶胶 ;气溶胶的来源：自然界产生的气溶胶是由于风力及其他自然的（火山爆发的喷射物、森林大火产生的烟尘）或人为的力使存在于地面的粒子离开地面进入大气，或者是由于浸蚀、分解、风化、碎浪、泡沫等使碎屑离开固体表面进入大气 ;气溶胶主要集中于5km高度以下的对流层大气中，特别是2~3km 气溶胶浓度从地面随高度呈指数递减;气溶胶浓度的日变化;在18世纪时，已有些学者发现大气并非绝缘介质，莱顿瓶的发明的起因就是因为很多研究电现象的学者发觉绝缘良好的带电物上的电荷会在几十分钟后消失殆尽。长期考察之后，才知大气里总是含有大量气体正、负离子，使大气具有微弱导电性。这些带电粒子是如何产生的？其运动有何规律？这些都是与闪电的特性和防雷有紧密关系 ;大气中的离子主要来源于大气中存在的电离过程，而引起大气电离的电离源有四种： 地壳中放射性物质发出的放射线； 大气中放射性物质发生的放射线； 地球之外的宇宙射线（如太阳辐射中波长小于1000?左右的紫外线，但它主要存在于高层大气，在对流层中部很重要） 大气中的闪电、火山爆发、森林大火、尘暴、雪暴等，也使大气电离。 前三种是主要的电离源 ;一、电离率 描述电离源对大气电离的能力 定义：在单位体积和单位时间内大气分子被电离源电离为正负离子对的数目， 单位：离子对/㎝3·s或㎝-3·s-1。 大气的电离率取决于电离源的强度和大气的密度。;二、电离源;电离源——地壳放射物质发出的射线;α;地壳中的放射性物质发出的射线;地壳中放射性物质发出的各种射线强度在穿过大气时随高度迅速减小，对大气的电离率也随之迅速减小。 在0.5km高度地壳放射线对大气的电离率为地面值的2%，到1km高度则迅速减小为地面的0.1%左右，所以地壳中的放射线对大气的电离主要局限于离地面1km的高度 ;地壳中的铀衰变成镭，再衰变成氡，氡进入大气 工业排放的放射性污染物质 核爆炸;大气中的电离源; 1m高度以下的贴地层大气中各种电离源产生大气电 离率随高度的分布;对流层低层大气电离率随高的变化;电离源——宇宙射线;宇宙射线对大气的电离 ; 宇宙射线的电离率随高度迅速增大 在0~0.5km高度范围内，宇宙射线的电离率占大气总电离率的25%， 在1~2km高度范围内，电离率升至82%； 在3~4km高度范围内，电离率升至97%； 到5~6km高度处，大气的电离率已主要是宇宙射线所引起的。 但是由于大气密度随高度减小，所以宇宙射线的电离率并非随高度单调上升，大约在10~15km高度处大气电离率达极大值，接着随高的增加而下降。 ; 对流层到平流层下层纬度分别为 13°N和41°N时大气电离率随高度变化;太阳黑子对电离率的影响;不同高度晴天大气电离率的高度变化;地面大气电离率的日变化;§2.3大气离子的组成 ;大气离子的分类，以及各类大气离子所对应的大气离子迁移率(大致对应大气离子半径)的变化范围，均列于下表.;§2.4 大气离子迁移率和大气离子方程;离子的机械迁移率与扩散系数可用爱因斯坦关系式表示 式中D是扩散系数，T是温度，B是机械迁移率， 是波尔兹曼常数。;b. 电迁移率;二、大气离子迁移率的计算;上式表明，大气粒子迁移率与大气离子电荷、大气离子半径、大气分子平均自由程、大气粘滞系数及常数a，b，c有关 ;它的主要特点为：;§2.5大气离子的时空分布 ; 2. 大气重离子 大气重离子浓度约从102 cm－3至104 cm－3数量级 一般而言，陆地表面大气重离子浓度大于大气轻离子浓度。不过，由于大气重离子浓度因时、因地变化较大，因此，难以确定其平均值的大小。 与大气轻离子的情况相似.大气正重离子浓度与大气负重离子浓度的比值略大于1，平均约为1.10;各地地面和海面处，大气正、负轻离子和重离子浓度的平均值 ;二、大气离子浓度随高度的差异 ;三、大气离子的日变化;俄罗斯列宁格勒离子浓度日变化规律;Thank you !