заряду; отсюда естественно возникает стремление рассматривать их как обычные ионы такого же типа, как те, к-рые встречаются при электролизе, т. е. как молекулы с одним недостающим или одним лишним электроном. Однако в этом случае они должны были бы обладать значительно большей подвижностью, чем та, к-рая наблюдается фактически. Поэтому в наст, время большинство исследователей стоит на той точке зрения, что нормальные ионы представляют собой сложные образования, состоящие из одной заряженной молекулы, окруженной 5—10 нейтральными. Это образование должно обладать довольно высокой степенью устойчивости, к-рая может носить и динамический характер, т. е. на место одних нейтральных молекул могут становиться другие. Это на первый взгляд искусственное представление о сложной структуре нормальных ионов подтверждается рядом фактов. Наконец что касается медленных ионов, то они наблюдаются •только в очень незначительных количествах и обладают еще меньшей подвижностью, не превышающей 10—2 см/сек. Повидимому они являются еще более сложными телами, чем нормальные ионы, и представляют собой скопления очень большого числа нейтральных молекул вокруг заряженных ядер. Само прохождение тока через несамостоятельно проводящий газ сопровождается следующими физическими процессами, впервые отчетливо уясненными Дж. Дж. Томсоном в 1896. Прежде всего имеется непрерывное действие ионизатора, создающего определенное число ионов в секунду.
Возникающие т. о. ионы увлекаются электрическим полем в противоположные стороны: положительные — к катоду, отрицательные — к аноду; приобретаемая ими при этом скорость прямо пропорциональна силе поля в данной точке. Однако не все имеющиеся в газе ионы достигают электродов, так как по дороге положительный и отрицательный ионы могут, находясь на достаточно близком расстоянии друг от друга, воссоединиться и снова образовать нейтральную молекулу. Эти процессы воссоединения или рекомбинации играют громадную роль во всех явлениях, связанных с Э. газов.
Ясно, что вероятность рекомбинации должна делаться тем меньше, чем больше становится напряжение на электродах, разгоняющее положительные и отрицательные ионы в разные стороны. Поэтому с увеличением напряжения сила тока, проходящего через газ, возрастает, причем вначале это возрастание идет примерно пропорционально напряжению, т. е. мы имеем закон Ома. При дальнейшем увеличении напряжения возрастание тока однако замедляется, и в конце-концов он достигает нек-рого предельного значения, уже более не увеличивающегося (вплоть до начала ионизации толчком); мы получаем т. н. явление насыщения.
При насыщении рекомбинация совершенно исчезает, т. е. все ионы, создаваемые ионизатором, уносятся к электродам. Сила получающегося при этом тока очевидно зависит исключительно от количества ионов, возникающих в каждую секунду, т. е. от силы ионизатора и объема газа между электродами. Точный математический учет всех этих процессов, произведенный Дж. Дж. Томсоном, Ми, Зеелигером и др., приводит к определенным формулам для зависимости тока от напряжения и для распределения электрического поля между электродами. В частности оказывается, чтовдали от электродов, там, где, число + и — ионов почти одинаково, сила поля практически постоянна, у самих же электродов она сильно меняется. Эти теоретические кривые в общем согласуются с экспериментальными данными.
Однако были обнаружены некоторые аномалии в тех случаях, когда роль ионизатора играют а-лучи радиоактивных веществ. В настоящее время установлено, что эти аномалии обусловливаются неравномерностью ионизации, вызываемой а-частицами. Все ионы, образуемые данной а-частицей, скопляются вдоль ее траектории (так наз. ионизация колоннами), и потому рекомбинация их идет там заметно быстрее, чем при равномерной ионизации. Для полного согласования данных теорий с экспериментом необходимо учесть еще диффузию ионов, т. е. постоянное перемещение их из областей большей ионной плотности в области меныпей плотности. Особенно большую роль эта диффузия играет при вышеупомянутой ионизации колоннами. Существенно меняется дело при переходе от несамостоятельной к т. н. частично самостоятельной проводимости. Этот период можно осуществить двояким образом: понижением давления и увеличением напряженности поля. В обычных условиях подвижность ионов меняется обратно пропорционально давлению газа. Однако если при уменьшении давления перейти через некоторое определенное критическое значение (которое для отрицательных ионов лежит близко к 100 лш, а для положительных ионов — к 1 мм ртутного столба), то подвижность сразу начинает расти гораздо быстрее, чем по закону обратной пропорциональности. Такого же внезапного возрастания подвижности можно добиться и увеличением напряженности поля. Физическая причина его заключается в том, что при критическом давлении (и напряжении) начинается распад нормальных ионов (см. выше) и носителями тока во все большей и большей мере становятся обычные молекулярные ионы и электроны. При этом рекомбинация практически теряет значение, а диффузия его приобретает. Когда напряженность поля делается настолько большой, что обусловливаемая ею кинетическая энергия иона достаточна для того, чтобы при столкновении вызвать ионизацию нейтральной молекулы, то необходимость в постоянной поддержке ионизации прекращается. Ток, достигший ранее насыщения, снова начинает неограниченно возрастать, и мы переходим в область самостоятельной проводимости. При этом начинает наблюдаться ряд чрезвычайно существенных явлений и закономерностей, по поводу к-рых см. Разряд в газах.
Своеобразный характер носит Э. пламен, т. е. газов, находящихся при очень высоких температурах. Здесь носителями тока являются электроны и молекулярные Йоны, к-рые повидимому присутствуют в пламени и в отсутствии электрического поля. В этом отношении пламя аналогично скорее электролитам, чем газам, находящимся в обычных условиях. Заметим наконец, что в некоторых диэлектрических жидкостях (гексан, бензол, толуол и др.) тоже можно вызвать ионизацию действием рентгеновских или а-лучей.
Лит.: Grjiin ei sen Е., ст. в «Handbuch d. Physik», Bd XIII, В., 1928; Kriiger F., ст. в «Handbuch d. Experimentalphysik», Bd XI, 2 T., Lpz., 1932; Ebert L., там же, Bd XII, T. 1, Lpz., 1932; Lorentz H. A., The Theory of Electrons..., 2 ed., Lpz., 1916; Бриллу en Л., Квантовая статистика, Харьков — Киев, 1934. См. также лит. к ст. Электричество.
(J, Шубин.
