Іони в атмосфері, атмосферні іони, електрично заряджені частки, що знаходяться в атмосфері. І. у а. виникають у верхніх шарах атмосфери під дією головним чином ультрафіолетового і корпускулярного випромінювань Сонця, а в нижніх шарах атмосфери (тропосфері і стратосфері) в основному завдяки радіоактивному випромінюванню, космічним променям і ін., що викликають іонізацію нейтральних молекул або атомів. В результаті утворюються вільні електрони і позитивно заряджені молекули (атоми) — позитивні іони. Вільний електрон майже миттєво приєднується до нейтральної молекули (атому), утворюючи негативний іон. Ці так звані мономолекулярні іони існують в звичайних умовах в нижніх шарах атмосфери дуже короткий час, оскільки до них практично миттєво приєднуються декілька нейтральних молекул газу, утворюючи досить стійкі комплекси молекул. Зазвичай вважають, що кожен І. у а. володіє одним елементарним зарядом. Умовно І. у а. розділяють на три групи, які відрізняються величиною рухливості До , тобто середньою швидкістю руху в електричному полі, напруженість якого дорівнює 1 (див. також Рухливість іонів і електронів ):
Група іонів
Рухливість До ( см 2 /сек · у )
r — радіус іонів (помножений на 10 8 см )
Легені
> 1
< 7—8
Середні
1 > K > 0,01
8 < r < 80
Важкі і ультратяжелиє
< 0,01
> 80
«Звичайні» іони — атомарні і молекулярні — зустрічаються у високих шарах атмосфери; у нижніх її шарах спостерігаються легкі іони у вигляді комплексів газових молекул (до декількох десятків), а також середні і важкі іони. Важкі іони з'являються зазвичай при осіданні легких іонів на дуже маленьких рідких і твердих частинках, зважених в атмосфері; деяка частина цих іонів може виникати при випарі крупніших заряджених часток. Середня концентрація І. у а. встановлюється в результаті урівноваження швидкості їх виникнення швидкістю їх зникнення унаслідок рекомбінації і перетворення на важчі частки. Середній час життя легені І. у а. — декілька десятків або навіть сотень сік , важкого, — декілька тисяч сік .
В чистому повітрі в поверхні Землі в 1 см 3 міститься ~ 500—1000 легких іонів, причому позитивно заряджених зазвичай на 10—20% більше, ніж заряджених негативно. З висотою концентрація і рухливість легких іонів в тропосфері зростають; на висоті 10 км. , наприклад, їх концентрація може перевищувати вказану величину приблизно в 10 разів. Концентрація важких іонів зростає із збільшенням концентрації ядер в атмосфері. У містах і індустріальних районах концентрація важких іонів може доходити до ~ 100000 в 1 см 3 ; одночасно із зростанням числа важких І. у а. зменшується концентрація легенів І. у а., вона може впасти до величини ~ 10 в 1 см 3 . Концентрація легких і важких І. у а. неоднакова в різних географічних пунктах, вона міняється також протягом доби і роки. Зазвичай концентрація легенів І. у а. максимальна рано вранці і мінімальна опівдні; у літній час легких іонів більше, ніж в зимове. Значення концентрації І. у а. у окремих специфічних районах можуть помітно відрізнятися від середніх по земній кулі. Багато І. у а. виникає біля водопадів, фонтанів, а також при коронірованії гострих предметів в сильних електричних полях (під час грози або запорошеної бурі і т. п.). Електропровідність повітря, залежна в основному від числа легких іонів, міняється так само, як їх концентрація. При багатьох захворюваннях наявність І. у а. помітно позначається на фізіології людей. Якщо збільшення числа негативне заряджених І. у а. стимулює активність людей, то із зростанням числа позитивно заряджених іонів зв'язані велика стомлюваність, поява головних болів і так далі Наголошується дія іонів на життєдіяльність тварин і рослин.
Концентрація І. у а. може бути виміряна за допомогою так званих лічильників іонів, а розподіл концентрацій по подвіжностям визначається за допомогою іонних спектрометрів.
Літ.: Тверськой П. Н., Атмосферна електрика, Л., 1949; Імянітов І. М., Прилади і методи для вивчення електрики атмосфери, М., 1957; Мінх А. А., Іонізація повітря і її гігієнічне значення, М., 1958.
