El resplandor del aire ionizado es la emisión luminiscente de una característica luz azul, violeta y violeta, a menudo de un color llamado azul eléctrico , por el aire sometido a un flujo de energía directa o indirectamente procedente de la radiación solar . [1]
Procesos
Cuando se deposita energía en el aire, las moléculas de aire se excitan. Como el aire está compuesto principalmente de nitrógeno y oxígeno , se producen moléculas excitadas de N 2 y O 2 . Estos pueden reaccionar con otras moléculas, formando principalmente ozono y óxido de nitrógeno (II) . El vapor de agua , cuando está presente, también puede influir; su presencia se caracteriza por las líneas de emisión de hidrógeno. Las especies reactivas presentes en el plasma pueden reaccionar fácilmente con otras sustancias químicas presentes en el aire o en superficies cercanas.
Deexcitación del nitrógeno
El nitrógeno excitado se desexcita principalmente por emisión de un fotón , con líneas de emisión en la banda ultravioleta, visible e infrarroja:
norte 2 * → norte 2 + hν
La luz azul observada se produce principalmente mediante este proceso. [2] El espectro está dominado por líneas de nitrógeno monoionizado, con presencia de líneas de nitrógeno neutro.
Deexcitación del oxígeno
El estado excitado del oxígeno es algo más estable que el del nitrógeno. Si bien la deexcitación puede ocurrir por emisión de fotones, el mecanismo más probable a presión atmosférica es una reacción química con otras moléculas de oxígeno, formando ozono: [2]
O 2 * + 2 O 2 → 2 O 3
Esta reacción es responsable de la producción de ozono en las proximidades de materiales fuertemente radiactivos y de descargas eléctricas.
Ocurrencia
La energía de excitación puede depositarse en el aire mediante varios mecanismos diferentes:
Minutos después de la explosión de vapor que provocó el accidente de Chernóbil a la 01:23 hora local, los empleados de la central eléctrica salieron al exterior para tener una visión más clara de la magnitud de los daños. Uno de esos supervivientes, Alexander Yuvchenko , cuenta que una vez que se detuvo afuera y miró hacia la sala del reactor, vio un "muy hermoso" rayo de luz azulado similar a un láser , causado por la ionización del aire, que parecía estar "inundando hasta el infinito". [10] [11]
Auroras , los tonos azul violeta a veces observables emitidos por el nitrógeno en altitudes más bajas.
Colores
Espectro de emisión de nitrógenoEspectro de emisión de oxígeno.Espectro de emisión de hidrógeno (el vapor de agua es similar pero más tenue)
En el aire seco, el color de la luz producida (por ejemplo, por un rayo) está dominado por las líneas de emisión de nitrógeno, lo que produce un espectro con líneas de emisión principalmente azules. Las líneas de nitrógeno neutro (NI), oxígeno neutro (OI), nitrógeno simple ionizado (NII) y oxígeno simple ionizado (OII) son las características más destacadas del espectro de emisión de un rayo. [13] El nitrógeno neutro irradia principalmente en una línea de la parte roja del espectro. El nitrógeno ionizado irradia principalmente como un conjunto de líneas en la parte azul del espectro. [14]
Puede aparecer un tono violeta cuando el espectro contiene líneas de emisión de hidrógeno atómico. Esto puede ocurrir cuando el aire contiene una gran cantidad de agua, por ejemplo, con relámpagos en altitudes bajas, pasando por tormentas de lluvia . El vapor de agua y las pequeñas gotas de agua se ionizan y disocian más fácilmente que las gotas grandes, por lo que tienen un mayor impacto en el color. [ cita necesaria ]
Las líneas de emisión de hidrógeno a 656,3 nm (la fuerte línea H-alfa ) y a 486,1 nm (H-beta) son características de los relámpagos. [15] Los átomos de Rydberg , generados por relámpagos de baja frecuencia, emiten de color rojo a naranja y pueden dar al relámpago un tinte amarillento a verdoso. (¿ confuso? ) [ cita necesaria ]
Generalmente, las especies radiantes presentes en el plasma atmosférico son N 2 , N 2 + , O 2 , NO (en aire seco) y OH (en aire húmedo). La temperatura, la densidad electrónica y la temperatura electrónica del plasma se pueden inferir de la distribución de las líneas rotacionales de estas especies. A temperaturas más altas, están presentes líneas de emisión atómica de N y O y (en presencia de agua) H. Otras líneas moleculares, por ejemplo CO y CN, marcan la presencia de contaminantes en el aire. [dieciséis]
Radiación Cherenkov
La emisión de luz azul a menudo se atribuye a la radiación Cherenkov . [8] [ se necesita verificación ] La radiación de Cherenkov es producida por partículas cargadas que viajan a través de una sustancia dieléctrica a una velocidad mayor que la velocidad de la luz en ese medio. A pesar de la producción de luz de colores similares y de una asociación con partículas de alta energía, la radiación de Cherenkov se genera mediante un mecanismo fundamentalmente diferente. [ cita necesaria ]
^ "Christy, Robert F. Entrevista realizada por Sara Lippincott. Pasadena, California, 15, 17, 21 y 22 de junio de 1994". Proyecto de Historia Oral, Archivos del Instituto de Tecnología de California. 1998. pág. 55 . Consultado el 5 de agosto de 2021 .
^ Christy, Robert (6 de julio de 2017). La prueba de la Trinidad: 'Una vista inquietante y asombrosa' (20/9) (Video). Web of Stories: historias de vida de personas destacadas. El evento ocurre a 1'47 ". Archivado desde el original el 15 de diciembre de 2021, a través de YouTube.
^ ab Cherokee Field Report Bikini Operations, página 10, citado en Hansen, Chuck (1995). Las espadas del Armagedón: desarrollo de armas nucleares en Estados Unidos desde 1945 . Sunnyvale, California: Publicaciones Chukelea. 1307. OCLC 1109685186.
^ Bethge, Philip (25 de noviembre de 2010). "Nubes en forma de hongo y peligro siempre presente: los camarógrafos supervivientes recuerdan las tomas de pruebas nucleares". El Spiegel . [El fotógrafo George Yoshitake dijo] 'Durante varios minutos después de la explosión, se podía ver este misterioso brillo ultravioleta en lo alto del cielo. Y pensé que eso era tan espectacular, tan significativo”.
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