Нагрев фотонами и фотоэлектронами

Главная / Ключевые понятия /

Нагрев фотонами и фотоэлектронами — процесс перехода энергии фотонов и фотоэлектронов в тепловую энергию атмосферных компонент в актах фотодиссоциации и фотоионизации. Относительная доля этой энергии, переходящая в тепло нейтрального газа ({\varepsilon_n^{diss}} и {\varepsilon_n^{ion}} — для реакций диссоциации и ионизации, соответственно), называется эффективностью солнечного нагрева.

Обьемная мощность источника этого нагрева может быть рассчитана по следующей формуле:

{P_n^{sol}}={\varepsilon_n^{diss}}{\large\sum_{\lambda\leq\lambda_{dn}}h\nu q_{dn}^{\lambda}}+\varepsilon_n^{ion}{\large\sum_{\lambda\leq\lambda_{in}}h\nu q^{\lambda}_{in}},

где

  • {h\nu} — энергия фотона;
  • q_{dn}, q_{in} — скорости диссоциации и ионизации n-й газовой компоненты излучением с длиной волны {\lambda} ;
  • {\lambda_{in}}, {\lambda_{dn}} — пороговые длины волн, соответствующие потенциалам ионизации и диссоциации.

Поглощенная энергия солнечного излучения переходит в тепло нейтрального газа по различным каналам. Эффективность каналов различна в зависимости от гелио- и геофизических условий, что приводит и к разным результирующим эффективностям нагрева. По расчетам, {\varepsilon_n^{diss}} = 0.25 для {\lambda} = 1350*10-10 м и {\varepsilon_n^{diss}} = 0.40 для {\lambda} = 1750*10-10 м в интервале высот 120-200 км.

Объемная скорость нагрева термосферы за счет диссоциации молекул O2 максимальна вблизи высоты 100 км (около 10-6 эрг/см-3 с-1). Максимум скорости нагрева ионизирующим излучением приходится на высоты 130-170 км в зависимости от условий и составляет около 10-7 эрг/см-3 с-1. На меньших высотах преобладает нагрев диссоциирующим излучением, на больших — ионизирующим. Эффективность нагрева нейтрального газа ионизирующим излучением {\varepsilon_n^{ion}} в дневной термосфере находится в пределах значений 0.15-0.65 с наиболее часто встречающимися значениями 0.3-0.4, близкими к значениям эффективности нагрева диссоциирующим излучением.

Реклама