Вопрос 5. Роль солнечного излучения в возникновении фотохимических реакций и реакций рекомбинации. Суть этих реакций.

Фотохимические реакции — химические реакции, которые инициируются воздействием электромагнитных волн, в частности — светом. Примерами фотохимических реакций являются фотосинтез в растениях, распад бромида серебра в светочувствительном слое фотопластинки, превращение молекул кислорода в озон в верхних слоях атмосферы, фотоизомеризация, фотохимически инициируемые перициклические реакции, фотохимические перегруппировки (напр. ди-π-метановая перегруппировка) и т.п.

Основными требованиями для фотохимических реакций являются:

• энергия источника излучения должна соответствовать энергии электронного перехода между орбиталями;

• излучение должно быть способным достичь целевых функциональных групп и не быть заблокированным реактором и другими функциональными группами.

Фотовозбуждение — первая стадия фотохимического процесса, когда реагирующее вещество переходит в состояние с повышенной энергией. Фотосенсибилизатор поглощает излучение и передаёт энергию реагирующему веществу. Обратный процесс называется «закалкой», когда фотовозбуждённое состояние деактивируется химическим реагентом.

Фотовозбуждение — это механизм возбуждения электронов путём поглощения фотона, при котором энергия фотона значительно ниже порога фотоионизации. Поглощение фотона происходит в соответствии с квантовой теорией Планка.

Фотовозбуждение играет главенствующую роль в процессе фотоизомеризации; кроме того, используется в цветосенсибилизированныхсолнечных батареях, фотохимии, люминисценции, лазерах с оптической накачкой и других фотохромных приложениях.

Рекомбинация — процесс, обратный ионизации. Состоит в захвате ионом свободного электрона. Рекомбинация приводит к уменьшению заряда иона или к превращению иона в нейтральный атом или молекулу. Возможна также рекомбинация электрона и нейтрального атома (молекулы), приводящая к образованию отрицательного иона, и в более редких случаях — рекомбинация отрицательного иона с образованием двух- или трехкратно заряженного отрицательного иона. Вместо электрона в некоторых случаях могут выступать другие элементарные частицы, напримермезоны, создавая мезоатомы или мезомолекулы. На ранних этапах развития вселенной происходила реакция рекомбинации водорода.

Рекомбинация - это процесс, обратный разрыву химической связи. Рекомбинация связана с образованием ординарной ковалентной связи за счёт обобществления неспаренных электронов, принадлежащих разным частицам (атомам, свободным радикалам)

Примеры рекомбинации:

H + H → H2 + Q ;

Cl + Cl → Cl2 + Q ;

CH3• + CH3• → C2H6 + Q и др.

Реакция рекомбинации сильно экзотермична, для неё характерна очень малая или нулевая энергия активации.

Вопрос 6. Современные представления о магнитосфере.

Магнитосфера — это область пространства вокруг небесного тела, в которой поведение окружающей тело плазмы определяется магнитным полем этого тела.

Форма и размеры магнитосферы определяются силой внутреннего магнитного поля этого небесного тела и давлением окружающей плазмы (солнечного ветра).

С наличием магнитосферы связаны многие проявления Космической погоды, такие как геомагнитная активность, геомагнитная буря и суббуря.

Магнитосфера Земли представляет собой сложный физический объект, формирующийся в результате взаимодействия собственного магнитного поля Земли, межпланетного магнитного поля и сверхзвукового потока солнечного ветра. Кроме того, внутри магнитосферы существуют потоки заряженных частиц, в свою очередь генерирующих магнитные поля.

Магнитосфера обеспечивает защиту, без которой жизнь на Земле была бы невозможна.

Общие сведения

Форму, структуру и размеры магнитосферы Земли определяют два главных фактора:

1. Магнитное поле Земли — в первом приближении может быть аппроксимировано полем магнитного стержня, магнитного диполя, наклоненного примерно на 11° по отношению к оси вращения Земли, хотя существуют и гармоники более высокого порядка, как впервые указал Карл Фридрих Гаусс. Величина дипольного поля Земли 0.3-0.6 Гаусса на земной поверхности, и эта величина убывает обратно пропорционально кубу расстояния, то есть на расстоянии R от Земли оно составляет только 1/R³ от магнитного поля на поверхности. Гармоники магнитного поля более высокого порядка убывают ещё быстрее, таким образом с расстоянием магнитное поле диполя становится преобладающим в магнитосфере Земли.

2. Солнечный ветер — представляет собой быстрый поток горячей плазмы, уходящей от Солнца во всех направлениях. Типичная скорость солнечного ветра на границе земной магнитосферы 300—800 км/с. Солнечный ветер состоит из протонов, альфа-частиц и электронов, так что в целом он квази-нейтрален. Солнечный ветер пронизан межпланетным магнитным полем, которое представляет собой главным образом магнитное поле Солнца, переносимое плазмой солнечного ветра на дальние расстояния.