Záře ionizovaného vzduchu - Ionized-air glow
Záře ionizovaného vzduchu je fluorescenční emise charakteristického modro-fialového-fialového světla, často barvy zvané elektrická modrá tím, že vzduch vystaven energetickému toku.
Procesy
Když se energie ukládá do vzduchu, molekuly vzduchu se vzrušují. Protože vzduch se skládá převážně z dusík a kyslík, vzrušený N2 a O.2 molekuly jsou produkovány. Ty mohou reagovat s jinými molekulami a tvoří se hlavně ozón a oxid dusičitý. Vodní pára, pokud jsou přítomny, mohou také hrát určitou roli; jeho přítomnost je charakterizována vodíkovými emisními linkami. Reaktivní druhy přítomné v plazmě mohou snadno reagovat s jinými chemikáliemi přítomnými ve vzduchu nebo na okolních površích.
Deexcitace dusíku
Excitovaný dusík deexcituje primárně emisí fotonu, s emisními linkami v ultrafialovém, viditelném a infračerveném pásmu:
- N2* → N2 + hν
Pozorované modré světlo je produkováno primárně tímto procesem.[1] Spektru dominují linie jednoionizovaného dusíku s přítomností linií neutrálního dusíku.
Deexcitace kyslíku
Vybuzený stav kyslíku je o něco stabilnější než dusík. Zatímco deexcitace může nastat emisí fotonů, pravděpodobnějším mechanismem při atmosférickém tlaku je chemická reakce s jinými molekulami kyslíku, tvořící ozón:[1]
- Ó2* + 2 O.2 → 2 O.3
Tato reakce je zodpovědná za produkci ozonu v blízkosti silně radioaktivních materiálů a elektrických výbojů.
Výskyt
Budicí energie může být uložena ve vzduchu řadou různých mechanismů:
- Ionizující radiace je příčinou modré záře obklopující dostatečné množství silně radioaktivní materiály ve vzduchu, např. nějaký radioizotop vzorky (např. rádium nebo polonium ), paprsky částic (např. z urychlovače částic ) ve vzduchu, modrá bliká během kritické nehody a záhadná / nízká jasnost "fialová" až "modrá" záře obklopující atomový hřib během prvních několika desítek sekund poté jaderné výbuchy blízko hladiny moře. Tento účinek po výbuchu byl pozorován pouze v noci z atmosférické jaderné testy vzhledem k jeho nízkému jasu, kdy si ho pozorovatelé všimli po úsvitu Trojice (test),[2][3][4][5] Upshot-Knothole Annie,[6] a Čerokee výstřel z Provoz Redwing.[7][8]Emise modrého světla se často nesprávně připisuje Čerenkovovo záření.[7] Více informací o záři ionizovaného vzduchu jadernými výbuchy najdete v blízké místní půlnoci, ve vysoké nadmořské výšce, Bluegill Triple Prime.
Tento noční snímek testu jaderné bomby Upshot-Knothole Annie byl vysílán v televizi a poskytuje vzácný záznam jak neupraveného zvuku, tak vzhledu (v Černý a bílý ) jaderného výbuchu. Po pořízení tohoto obrázku přetrvávala kolem oblaku hub modrá ionizovaná záře vzduchu.[9] - Během několika minut po výbuchu páry, který způsobil Černobylská nehoda v 01:23 místního času vyšla řada zaměstnanců elektrárny ven, aby získala jasnější pohled na rozsah škod. Jeden takový přeživší, Alexander Yuvchenko, líčí, že jakmile se zastavil venku a podíval se nahoru k reaktorové hale, uviděl „velmi krásnou“ laser -jako paprsek světle namodralý světlo způsobené ionizací vzduchu, které se zdálo, že zaplavuje do nekonečna.[10][11][12]
- Katodové paprsky ve vzduchu produkují tuto modrou záři.[13]
- Elektrický výboj ve vzduchu je příčinou modrého světla vyzařovaného elektrické jiskry, Blesk, a koronové výboje (např. Eliášův oheň ).
- Polární záře, někdy pozorovatelné modrofialové odstíny emitované dusíkem v nižších nadmořských výškách
Barvy
V suchém vzduchu dominuje barvě vyprodukovaného světla (např. Bleskem) emisní linie dusíku, čímž se získá spektrum s primárně modrými emisními linkami. Čáry neutrálního dusíku (NI), neutrálního kyslíku (OI), jednotlivě ionizovaného dusíku (NII) a jednotlivě ionizovaného kyslíku (OII) jsou nejvýznamnějšími rysy spektra bleskových emisí.[14]
Neutrální dusík vyzařuje primárně na jedné lince v červené části spektra. Ionizovaný dusík vyzařuje primárně jako sada čar v modré části spektra.[15] Nejsilnějšími signály jsou řádky 443,3, 444,7 a 463,0 nm jednotlivě ionizovaného dusíku.[16]
Fialový odstín může nastat, když spektrum obsahuje emisní čáry atomového vodíku. K tomu může dojít, když vzduch obsahuje velké množství vody, např. s blesky v malých nadmořských výškách procházejících déšť bouřky. Vodní pára a malé kapičky vody ionizují a disociují snadněji než velké kapičky, proto mají větší dopad na barvu.[17]
The vodíkové emisní potrubí při 656,3 nm (silný H-alfa čára) a při 486,1 nm (H-beta) jsou charakteristické pro blesky.[18]
Rydbergovy atomy, generované nízkofrekvenčními blesky, vyzařují v červené až oranžové barvě a mohou dát blesku nažloutlý až nazelenalý odstín.[17]
Obecně jsou zářivé druhy přítomné v atmosféře plazma jsou N2, N2+, O2, NO (na suchém vzduchu) a OH (na vlhkém vzduchu). Teplota, elektronová hustota, a teplota elektronů plazmy lze odvodit z distribuce rotační čáry těchto druhů. Při vyšších teplotách jsou přítomny atomové emisní čáry N a O a (v přítomnosti vody) H. Jiné molekulární linie, např. CO a CN označují přítomnost znečišťujících látek ve vzduchu.[19]
Záře ionizovaného vzduchu vs. Čerenkovovo záření
Čerenkovovo záření je produkován nabitými částicemi, které procházejí a dielektrikum látka rychlostí větší než rychlost světla v tom médiu. Navzdory podobnosti produkované barvy světla a podobné asociaci s vysokoenergetickými částicemi je Čerenkovovo záření generováno zásadně odlišným mechanismem.
Viz také
Reference
- ^ A b Anorganická chemie předložili Egon Wiberg, Nils Wiberg, Arnold Frederick Holleman, s. 1655, Academic Press, 2001,ISBN 0-12-352651-5
- ^ „Test Trojice:„ Děsivý a úžasný pohled “od Roberta Christyho“. Archivovány od originál dne 03.03.2014. Citováno 2014-11-08.
- ^ Národní akademie věd, Robert F. Christy, Goldstein, str. 7
- ^ „Očití svědci Trojice“ (PDF). Nuclear Weapons Journal, 2. vydání, 2005. Národní laboratoř Los Alamos. 2005. s. 45. Citováno 18. února 2014.
- ^ ROBERT F. CHRISTY (1916-2012) ROZHOVOR SARA LIPPINCOTTOVOU
- ^ [1]
- ^ A b Cherokee Field Report Bikini Operations, strana 10, citováno v Chuck Hansen, The Swords of Armageddon: US nukleární zbraně vývoj od roku 1945 (Sunnyvale, CA: Chukelea Publications, 1995), 1307
- ^ Kameraman Yoshitake -„Několik minut po výbuchu bylo vidět tuto děsivou ultrafialovou záři vysoko na obloze. A myslel jsem si, že to bylo tak velkolepé, tak smysluplné.“
- ^ Operace Upshot-Knothole Shot Annie, Youtube.com, vyvoláno 27. říjen 2013
- ^ „Podvádění Černobylu Tento rozhovor byl poprvé publikován v tištěném vydání New Scientist Zdroj: Web New Scientist.
- ^ „Černobyl po 20 letech“.
- ^ „Černobyl: co se stalo a proč? CM Meyer, technický novinář“ (PDF). Archivovány od originál (PDF) dne 11. 12. 2013.
- ^ Becquerelské paprsky a vlastnosti rádia předložil R. J. Strutt, s. 20, Courier Dover Publications, 2004 ISBN 0-486-43875-9
- ^ Blesk Martin A. Uman, str. 139, Courier Dover Publications, 1984 ISBN 0-486-64575-4
- ^ Vše o blesku Martin A. Uman, str. 96, Courier Dover Publications, 1986 ISBN 0-486-25237-X
- ^ [2][mrtvý odkaz ]
- ^ A b Diskusní fóra pro vědu, fyziku a technologii PhysForum -> Colors of electiricy. Physforum.com. Citováno 2010-06-05.
- ^ AMS Journals Online - denní světlo Spectra jednotlivých blesků bliká v oblasti 370–690 nm. Journals.ametsoc.org. Citováno 2010-06-05.
- ^ Laux, CO; Spence, TG; Kruger, CH; Zare, R N (2003). "Optická diagnostika vzduchových plazmat za atmosférického tlaku" (PDF). Věda a technologie plazmových zdrojů. 12 (2): 125. Bibcode:2003PSST ... 12..125L. doi:10.1088/0963-0252/12/2/301. Archivovány od originál (PDF) dne 16.7.2011. Citováno 2010-05-27.