Залежність концентрації іонів від висоти поблизу поверхні землі

Залежність концентрації іонів від висоти поблизу поверхні землі

Короткий зміст
У статті надано результати вимірів концентрації великих і малих іонів на різних висотах поблизу поверхні землі. Вимірювання проводились під час тихих літніх ночей в Упсалі. Зміст ілюструється характеристичними кривими зміни концентрації іонів. У поверхні землі концентрація іонів збільшується сильніше, ніж в більш високих шарах повітря, де при розглянутих умовах погоди також можна спостерігати підвищений вміст малих іонів. Після заходу сонця кількість великих іонів зменшується, досягаючи мінімуму перед сходом, а після сходу спостерігається порівняно швидке збільшення їх кількості. Представляється, що концентрація великих іонів поблизу поверхні землі трохи нижче, ніж в більш високих шарах повітря. У загальних рисах дається попереднє пояснення спостережуваних змін

Вступ
Раніше нами було висунуто припущення, що деякі зміни щільності іонів, які ми спостерігали влітку 1949 року народження, були викликані накопиченням поблизу землі радіоактивних речовин виділяються з грунту, а також продуктів їх розпаду. Цей процес вимагав для свого спостереження певних метеорологічних умов, при яких відбувається мінімальне перемішування повітря

Порядок вимірів
Для того, щоб виміряти щільність іонів на різних рівнях над поверхнею землі, було розроблено спеціальний пристрій за допомогою якого повітря засмоктувався на трьох рівнях над поверхнею землі h1 = 0,05-0,10м; h2 = 0,25-0,5м; h3 = 2,1 м)

Результати вимірювань
Вимірювання щільності іонів протягом вибраних літніх ночей, коли очікувалося, що погодні умови сприяють накопиченню радіоактивних речовин за відсутності переміщень повітря поблизу поверхні землі. Обрані для експериментів ночі були безхмарними і безвітряними. Зміни вимірюваних концентрацій іонів показані на малюнку 1 Щільність позитивних іонів позначена пунктирною лінією, а щільність негативних іонів - суцільною лінією. Значення відповідні рівню висоти 0,1 м виділені більш жирним графіком. Показану на малюнку температуру можна розглядати як характеристику метеорологічних умов, що переважали в період спостережень.

Рисунок 1 Изменения концентрации легких аэроионов на двух уровнях с 16 на 17 июля 1950 года

Рисунок 2 Изменение концентрации легкихионов на двух уровнях с 20 на 21 июля 1950 года

Рисунок 3 Изменение концентрации положительных больших ионов на трёх уровнях с 20 на 21 июля 1950 года. При восходе солнца наблюдался туман

Рисунок 4 Изменение концентрации легкихионов на трех уровнях с 20 на 21 июля 1950 года (отдельно положительные и отрицательные ионы для каждого уровня не выделены, т.к. графики для разных полярностей практически совпадают)

Подписи к рисункам можно увидеть при подводе курсора на них

Малі іони
При вивченні малюнків можна виділити два різновиди змін концентрації іонів.

  1. повільні зміни, період яких займав весь час спостереження. 
  2. короткочасні зміни з періодомот одного до декількох годин. 

Можуть існувати зміни і з ще більш коротким періодом. Більш короткочасні зміни можна розглядати як результат зміни погодних умов. Збільшення щільності іонів в двох верхніх рівнях (h = 0,25 м і h = 2,1 м) в 22 години, показане на рис.4, є показовим прикладом таких змін. Це збільшення було можливо пов'язано з пересуванням повітря з більш високим вмістом іонів або з локальним підйомом з поверхні з поверхні землі радіоактивних іонів продукують інші іони. Після збільшення щільності іонів на верхніх рівнях h2 і h3 спостерігалося сильне її зменшення на всіх трьох рівнях. Подібні ефекти спостерігалися в ту ж ніч 2 год. 40 хв. Короткочасні варіації щільності іонів можна розглядати як локальні порушення загального ходу процесу і дослідження того, що означають ці локальні варіації, може бути, допоможе визначити більш тонкі ізмененіяв умовах погоди, що визначають основну закономірність.

Форма кривих зміни концентрації малих іонів.
Можна відзначити наступні риси зміни концентрації іонів.

  1. У поверхні землі спостерігається збільшення концентрації іонів, яке після заходу сонця відбувається дуже швидко. Протягом ночі щільність іонів залишається порівняно високою, лише трохи зменшуючись. Через 1-2 години після сходу сонця це зменшення щільності іонів відбувається дуже швидко. 
  2. У більш високих шарах збільшення щільності іонів також починається із заходом сонця і триває ще 2-3 години після сходу. Після цього спостерігається різке зменшення щільності. 
  3. У більш високих шарах повітря кількість малих іонів менше. 
  4. Заслуговує уваги різке збільшення концентрації негативних іонів після заходу сонця (рис.1), яка в цей час перевищує концентрацію позитивних іонів. Подібні явища спостерігалися і в інших серіях вимірів, особливо в більш високих шарах повітря (наприклад рис.2). 
  5. На додаток до змін щільності іонів з тривалим періодом, триваючим весь час спостереження, можна виявити також зміни з більш коротким періодом (з тривалістю від одного до декількох годин). 
  6. Концентрація великих іонів поблизу поверхні, очевидно, трохи вище, ніж в більш високих шарах повітря. Можна виділити зменшення концентрації в період від заходу сонця до його сходу, коли спостерігається мінімальна щільність великих іонів. Після сходу спостерігається порівняно швидкий підйом кривої. 

НПФ "Янтар" (www.ionization.ru)
Повне або часткове цитування даної статті заборонено