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イオン化された空気の輝きは、直接的または間接的に太陽放射からのエネルギー流を受けた空気によって、特徴的な青紫色の光（エレクトリックブルーと呼ばれる色）が発光する現象である。[1]
プロセス
空気中にエネルギーが蓄えられると、空気分子は励起されます。空気は主に窒素と酸素で構成されているため、励起された N 2分子と O 2分子が生成されます。これらは他の分子と反応して、主にオゾンと窒素(II)酸化物を形成します。水蒸気が存在する場合、これも役割を果たす可能性があり、その存在は水素輝線によって特徴付けられます。プラズマ内に存在する反応性種は、空気中または近くの表面に存在する他の化学物質と容易に反応します。
窒素の脱励起
励起された窒素は主に光子の放出によって脱励起され、紫外線、可視光線、赤外線帯の輝線を帯びます。
- N 2 * → N 2 + hν
観測される青色光は主にこの過程によって生成される。[2]スペクトルは単一イオン化窒素の線が支配的であり、中性窒素の線も存在する。
酸素の脱励起
酸素の励起状態は窒素よりもいくらか安定している。脱励起は光子の放出によって起こる可能性があるが、大気圧下では他の酸素分子との化学反応によってオゾンが形成される可能性の方が高い：[2]
- Ｏ２ * ＋ ２ Ｏ２ → ２ Ｏ３
この反応は、強い放射性物質や放電 の近くでオゾンを生成する原因となります。
発生
励起エネルギーは、さまざまなメカニズムによって空気中に蓄積されます。
- 電離放射線は、空気中の強い放射性物質が十分量存在すると周囲に青い輝きを放つ原因である。例えば、一部の放射性同位元素標本（ラジウムやポロニウムなど）、空気中の粒子線（粒子加速器などからのもの）、臨界事故時の青い閃光、海面近くで核爆発が起きた後の最初の数十秒間にキノコ雲を包む不気味な低輝度の「紫色」から「青色」の輝きなどである。この爆発後の影響は、その低輝度のため大気圏内核実験では夜間にしか観測されておらず、夜明け前のトリニティ実験の後に観測者が気づいたのはこのためである。 [3] [4] [5] [6]、アップショット＝ノットホール・アニー実験の後に観測された。 [要出典]フィッシュボウル作戦の後に観測者が気づいた。[7] [ 9]
- 現地時間午前1時23分にチェルノブイリ事故を引き起こした水蒸気爆発から数分後、発電所の従業員は被害の程度をより明確に見るために外に出た。生存者の一人であるアレクサンダー・ユフチェンコは、外で立ち止まって原子炉ホールを見上げたとき、空気のイオン化によって生じた「非常に美しい」レーザーのような青みがかった光線が「無限に溢れている」ように見えたと述べている。[10] [11]
- 空気中の陰極線はこの青い輝きを生み出します。[12]
- 空気中の放電は、電気火花、雷、コロナ放電（例：セントエルモの火）によって放出される青色光の原因です。
- オーロラは、低高度の窒素によって放出される青紫色の光で、時々観察されます。
色
乾燥した空気中では、生成される光（例えば雷など）の色は窒素の輝線によって支配され、主に青色の輝線を持つスペクトルが得られる。中性窒素（NI）、中性酸素（OI）、一価イオン化窒素（NII）、一価イオン化酸素（OII）の線は、雷の発光スペクトルの最も顕著な特徴である。[13]中性窒素は、主にスペクトルの赤色部分の1本の線として放射する。イオン化窒素は、主にスペクトルの青色部分の一連の線として放射する。[14]
スペクトルに原子水素の輝線が含まれている場合、紫色の色合いが発生する可能性があります。これは、低高度の雷雨が雨や 雷雨を通過するなど、空気中に大量の水分が含まれている場合に発生する可能性があります。水蒸気と小さな水滴は、大きな水滴よりもイオン化して解離しやすいため、色に大きな影響を与えます。[引用が必要]
656.3 nm (強いH-α線) と 486.1 nm (H-β 線) の水素輝線は雷の特徴です。[ 15 ]低周波雷によって生成されるリュードベリ原子は、赤からオレンジ色を放射し、雷に黄色から緑がかった色合いを与えることがあります。(わかりにくい? ) [要出典]一般に、大気プラズマ 中に存在する放射種は、 N 2、N 2 +、O 2、NO (乾燥空気中)、OH (湿った空気中) です。プラズマの温度、電子密度、電子温度は、これらの種の回転線の分布から推測できます。温度が高いと、N と O、および (水が存在する場合) H の原子輝線が存在します。CO や CN などの他の分子線は、空気中の汚染物質の存在を示します。[16]
チェレンコフ放射
青色光の放射は、チェレンコフ放射に起因するとよく言われます。[8] [要検証]チェレンコフ放射は、誘電体物質をその媒体の光速よりも速い速度で通過する荷電粒子によって生成されます。同系色の光が生成され、高エネルギー粒子と関連しているにもかかわらず、チェレンコフ放射は根本的に異なるメカニズムによって生成されます。[要出典]
参照
参考文献
- ^ “Airglow”. www.albany.edu . 2021年12月13日閲覧。
- ^ ab Wiberg, Egon; Wiberg, Nils; Holleman, Arnold Frederick (2001).無機化学（第1英語版）. サンディエゴ、カリフォルニア州：Academic Press. p. 1655. ISBN 0-12-352651-5。
- ^ Goodstein, David L.; Goodstein, Judith R. (2013). Robert F. Christy: 1916–2012 (PDF) . 伝記回顧録. 米国科学アカデミー. p. 7.
- ^ 「過去を振り返る：トリニティの目撃者」（PDF）。核兵器ジャーナル。第2号。ロスアラモス国立研究所。2005年。45ページ。LALP-05-067 。 2014年2月18日閲覧。
- ^ 「ロバート・F・クリスティ、サラ・リッピンコットによるインタビュー。カリフォルニア州パサデナ、1994年6月15、17、21、22日」。オーラル・ヒストリー・プロジェクト、カリフォルニア工科大学アーカイブ。1998年、55ページ。 2021年8月5日閲覧。
- ^ Christy, Robert (2017年7月6日). The Trinity Test: 'An eery and awesome sight' (9/20) (動画). Web of Stories - Life Stories of Remarkable People. イベントは1'47" で発生します。2021年12月15日時点のオリジナルよりアーカイブ – YouTube経由。
- ^ ドミニクI作戦：1962年（PDF）（報告書）。国防原子力局。p.247。DNA 6040F。
- ^ abチェロキー戦線報告書ビキニ作戦、10ページ、 ハンセン、チャック（1995年）『ハルマゲドンの剣：1945年以降の米国の核兵器開発』で引用。カリフォルニア州サニーベール：Chukelea Publications。1307。OCLC 1109685186。
- ^ ベスゲ、フィリップ（2010年11月25日）。「キノコ雲と常に存在する危険：生き残ったカメラマンが核実験のショットを振り返る」デア・シュピーゲル。
[写真家のジョージ・ヨシタケは次のように語った]「爆発後数分間、上空の高いところに不気味な紫外線の輝きが見えました。そして、それはとても壮観で、とても意味深いことだと思いました。」
- ^ Meyer, CM (2007年3月). 「チェルノブイリ：何が起こったのか、そしてなぜ？」(PDF) . Energize . 南アフリカ、マルダースドリフト。p. 41。ISSN 1818-2127 。2013年12月11日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。
- ^ ボンド、マイケル（2004年8月21日）。「チェルノブイリの欺瞞」。ニューサイエンティスト。第183巻、第2461号。46ページ。ISSN 0262-4079。
- ^ Strutt, RJ (2004) [初版1906年].ベクレル線とラジウムの特性. ミネオラ、ニューヨーク: Dover Publications. p. 20. ISBN 0-486-43875-9。
- ^ ウマン、マーティン A. (1984)。ライトニング。ドーバー出版。p. 139。ISBN 0-486-64575-4。
- ^ ウマン、マーティン A. (1986)。雷についてのすべて。ドーバー出版。p. 96。ISBN 0-486-25237-X。
- ^ Orville, Richard E. (1980). 「370～690 nm 領域における個々の稲妻フラッシュの昼光スペクトル」。応用気象気候学ジャーナル。19 ( 4): 470–473。Bibcode :1980JApMe..19..470O。doi : 10.1175/ 1520-0450 (1980)019<0470:DSOILF>2.0.CO;2。
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