Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Азотное свечение
Кислородное свечение
Электрический разряд в воздухе
Пучок частиц из циклотрона

Свечение ионизированного воздуха - это флуоресцентное излучение характерного сине-пурпурно-фиолетового света, часто называемого электрическим синим цветом , воздухом, подвергающимся потоку энергии.

Процессы [ править ]

Когда энергия передается воздуху, молекулы воздуха возбуждаются. Поскольку воздух состоит в основном из азота и кислорода , образуются возбужденные молекулы N 2 и O 2 . Они могут реагировать с другими молекулами, образуя в основном озон и оксид азота (II) . Водяной пар , если он присутствует, также может играть роль; его наличие характеризуется линиями эмиссии водорода. Реактивные частицы, присутствующие в плазме, могут легко реагировать с другими химическими веществами, присутствующими в воздухе или на близлежащих поверхностях.

Удаление азота [ править ]

Возбужденный азот снимает возбуждение главным образом за счет излучения фотона с линиями излучения в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах:

N 2 * → N 2 + hν

Наблюдаемый синий свет создается в основном этим процессом. [1] В спектре преобладают линии одноионизированного азота с присутствием линий нейтрального азота.

Удаление кислорода [ править ]

Возбужденное состояние кислорода несколько стабильнее азота. Хотя девозбуждение может происходить за счет излучения фотонов, более вероятным механизмом при атмосферном давлении является химическая реакция с другими молекулами кислорода с образованием озона : [1]

О 2 * + 2 О 2 → 2 О 3

Эта реакция ответственна за образование озона вблизи сильно радиоактивных материалов и электрических разрядов.

Происшествие [ править ]

Энергия возбуждения может передаваться в воздухе с помощью ряда различных механизмов:

  • Ионизирующее излучение является причиной синего свечения, окружающего достаточное количество сильно радиоактивных материалов в воздухе, например, некоторые образцы радиоактивных изотопов (например, радий или полоний ), пучки частиц (например, от ускорителей частиц ) в воздухе, синие вспышки во время аварий , связанных с критичностью , и жуткие / низкая яркость от «фиолетового» до «синего» свечения, охватывающего грибовидное облако в течение первых нескольких десятков секунд после ядерных взрывов вблизи уровня моря. Этот поствзрывной эффект наблюдался только ночью при атмосферных ядерных испытаниях.из-за его низкой яркости, наблюдатели замечали его после предрассветной Тринити (испытание) , [2] [3] [4] [5] Апшот-Нотхол Энни , [6] и кадра чероки из операции «Редвинг» . [7] [8]
    Этот ночной снимок испытания ядерной бомбы Upshot-Knothole Annie транслировался по телевидению и дает редкую запись как неотредактированного звука, так и появления ( черным по белому ) ядерного взрыва. После того, как этот снимок был сделан, вокруг грибовидного облака сохранялось голубое свечение ионизированного воздуха. [9]
    Излучение синего света часто ошибочно приписывают черенковскому излучению . [7] Для получения дополнительной информации о свечении ионизированного воздуха при ядерных взрывах см. Испытательный снимок на большой высоте, близкий к местной полуночи, Bluegill Triple Prime .
  • Через несколько минут после парового взрыва, вызвавшего аварию на Чернобыльской АЭС, в 01:23 по местному времени, несколько сотрудников электростанции вышли на улицу, чтобы получить более четкое представление о масштабах ущерба. Один из выживших, Александр Ювченко , рассказывает, что, остановившись снаружи и взглянув на реакторный зал, он увидел «очень красивый» подобный лазеру луч голубоватого света, вызванный ионизацией воздуха, который, казалось, устремился в бесконечность. . [10] [11] [12]
  • Катодные лучи в воздухе создают это голубое свечение. [13]
  • Электрический разряд в воздухе является причиной синего света, излучаемого электрическими искрами , молнией и коронными разрядами (например , пожар Святого Эльма ).
  • Полярные сияния , иногда наблюдаемые сине-фиолетовые оттенки, излучаемые азотом на более низких высотах.

Цвета [ править ]

Спектр излучения азота
Спектр излучения кислорода
Спектр излучения водорода (водяной пар аналогичен, но более тусклый)

В сухом воздухе в цвете излучаемого света (например, от молнии) преобладают эмиссионные линии азота, в результате чего в спектре преобладают синие эмиссионные линии. Линии нейтрального азота (NI), нейтрального кислорода (OI), однократно ионизированного азота (NII) и однократно ионизированного кислорода (OII) являются наиболее заметными особенностями спектра излучения молнии. [14]

Нейтральный азот излучает в основном одну линию в красной части спектра. Ионизированный азот излучает в основном набор линий в синей части спектра. [15] Самыми сильными сигналами являются линии 443,3, 444,7 и 463,0 нм однократно ионизированного азота. [16]

Фиолетовый оттенок может возникать, когда в спектре присутствуют эмиссионные линии атомарного водорода. Это может произойти, когда в воздухе содержится большое количество воды, например, при молниях на малых высотах, проходящих во время дождя и грозы . Водяной пар и мелкие капли воды ионизируются и диссоциируют легче, чем крупные капли, поэтому они сильнее влияют на цвет. [17]

Эти линии излучения водорода при 656,3 нм (сильный Н-альфа - линии) и при 486,1 нм (Н-бета) характерны для молниями. [18]

Атомы Ридберга , генерируемые низкочастотными молниями, излучают от красного до оранжевого цвета и могут придавать молнии желтоватый или зеленоватый оттенок. [17]

Обычно лучистые частицы, присутствующие в атмосферной плазме, представляют собой N 2 , N 2 + , O 2 , NO (в сухом воздухе) и OH (во влажном воздухе). О температуре, электронной плотности и электронной температуре плазмы можно судить по распределению линий вращения этих частиц. При более высоких температурах присутствуют атомные эмиссионные линии N и O и (в присутствии воды) H. Другие молекулярные линии, например CO и CN, отмечают присутствие загрязняющих веществ в воздухе. [19]

Ионизированное свечение воздуха против черенковского излучения [ править ]

Черенковское излучение создается заряженными частицами, которые движутся через диэлектрическое вещество со скоростью, превышающей скорость света в этой среде. Несмотря на схожесть цвета создаваемого света и сходную ассоциацию с частицами высоких энергий, черенковское излучение генерируется по принципиально другому механизму.

См. Также [ править ]

  • Свечение
  • Список статей по плазме (физике)

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Неорганическая химия Эгона Виберга, Нильса Виберга, Арнольда Фредерика Холлемана, стр. 1655, Academic Press, 2001, ISBN  0-12-352651-5
  2. ^ «Испытание Троицы: 'Жуткое и устрашающее зрелище' Роберта Кристи» . Архивировано из оригинала на 2014-03-07 . Проверено 8 ноября 2014 .
  3. ↑ Национальная академия наук, Роберт Ф. Кристи, Голдштейн, стр. 7
  4. ^ "Свидетели Троицы" (PDF) . Ядерный журнал оружия, выпуск 2 2005 . Лос-Аламосская национальная лаборатория . 2005. с. 45 . Проверено 18 февраля 2014 года .
  5. ^ Роберт Кристи (1916- 2012) Беседовал SARA Липпинкотт
  6. ^ [1]
  7. ^ a b Полевой отчет Чероки Операции в бикини, стр. 10, цитируется в Чаке Хансене, Мечи Армагеддона: разработка ядерного оружия США с 1945 года (Саннивейл, Калифорния: Chukelea Publications, 1995), 1307
  8. ↑ Оператор Ёситаке - «В течение нескольких минут после взрыва вы могли видеть это жуткое ультрафиолетовое свечение высоко в небе. И я подумал, что это было так захватывающе, так многозначительно».
  9. ↑ Operation Upshot-Knothole Shot Annie , Youtube.com , получено 27 октября 2013 г.
  10. ^ «Обман Чернобыля Это интервью было впервые опубликовано в печатном издании New Scientist. Источник: веб-сайт New Scientist» .
  11. ^ "Чернобыль 20 лет спустя" .
  12. ^ «Чернобыль: что случилось и почему? К.М. Мейер, технический журналист» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 11 декабря 2013 года.
  13. ^ Лучи Беккереля и свойства радия RJ Strutt, стр. 20, Courier Dover Publications, 2004 ISBN 0-486-43875-9 
  14. ↑ Молния Мартина А. Умана, с. 139, Courier Dover Publications, 1984 ISBN 0-486-64575-4 
  15. ^ Все о молнии Мартина А. Умана, с. 96, Courier Dover Publications, 1986 ISBN 0-486-25237-X 
  16. ^ [2] [ мертвая ссылка ]
  17. ^ a b PhysForum Дискуссионные форумы по науке, физике и технологиям -> Цвета электричества . Physforum.com. Проверено 5 июня 2010.
  18. ^ AMS Journals Online - Дневные спектры отдельных вспышек молний в области 370–690 нм . Journals.ametsoc.org. Проверено 5 июня 2010.
  19. ^ Laux, Колорадо; Спенс, Т. Г.; Крюгер, Швейцария; Заре, RN (2003). «Оптическая диагностика воздушной плазмы атмосферного давления» (PDF) . Наука и технологии источников плазмы . 12 (2): 125. Полномочный код : 2003PSST ... 12..125L . DOI : 10.1088 / 0963-0252 / 12/2/301 . Архивировано из оригинального (PDF) 16 июля 2011 года . Проверено 27 мая 2010 .