РАССЕЯНИЕ РАДИОВОЛН САНТИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА В ИОНИЗИРОВАННОМ РАДИОАКТИВНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ ГАЗЕ. ФОРМИРОВАНИЕ КЛАСТЕРНОЙ ПЛАЗМЫ
Шевкунов С.В.

Поступила в редакцию: 23 Июня 2000

PACS: 52.20.-j, 52.65.-y, 82.40.We

DJVU (278.2K)

PDF (556K)

Найдено теоретическое объяснение аномально высокой отражательной способности масс воздуха, подвергнутых радиоактивному облучению, по отношению к электромагнитным волнам радиодиапазона. Механизм формирования отраженного сигнала связан с изменением электрических характеристик ионизированного газа. Концентрация свободных зарядов в типичных условиях радиоактивного загрязнения примерно на десять порядков ниже той, которая необходима для формирования регистрируемого в экспериментах отраженного сигнала. Разница между наблюдаемым в реальных условиях радиолокационного зондирования и предсказываемым теоретически на основе элементарной теории слабо ионизированного газа значениями коэффициента отражения составляет двадцать порядков. Показано, что учет изменения массы и критического радиуса захвата ионов в связи с их гидратацией незначительно уменьшает разрыв между теоретическими предсказаниями и экспериментальными наблюдениями. Учет рассеяния радиоволн на турбулентных вихрях улучшает согласие, но не более чем на полтора порядка. Механизм формирования высокой отражательной способности состоит в торможении рекомбинации и накоплении обширной популяции нерекомбинировавших ионных пар, стабилизированных в кластерах молекул воды. Стационарная концентрация таких электронейтральных кластеров на несколько порядков превышает концентрацию свободных гидратированных ионов. Вариации уровня ионизирующего излучения сопровождаются пропорциональными вариациями обеих компонент. Барьер рекомбинации образуется в результате втягивания дипольных молекул в межионный промежуток на заключительном этапе встречного движения противоионов перед рекомбинацией. Накопление ионных пар обеспечивает многократное усиление чувствительности электрических свойств холодной плазмы к действию ионизирующего излучения. Построена количественная кинетическая теория явления. Численные расчеты характеристик предрекомбинационных состояний ионов на фоне молекулярной компоненты выполнены методом компьютерного моделирования на микроскопическом уровне. Стационарная скорость рекомбинации зависит экспоненциально от высоты предрекомбинационного барьера и быстро уменьшается даже при незначительном увеличении количества молекул, вовлеченных в акт рекомбинации ионов. Полученные теоретические выводы подтверждаются независимыми результатами наблюдений полосы сильного поглощения в атмосфере в средней части ИК-спектра, связываемой с аномально высоким содержанием электронейтральных кластеров воды.