Процесс четвёртый: происходит возбуждение молекул, в результате которого, электрон или несколько выталкиваются на высокую орбиту и при встрече двух таких молекул, электрон «выбрасывается» с внешней орбиты, остальные возбужденные электроны за счёт этого возвращаются на прежние орбиты уже к положительному иону. «Выброшенный» электрон, при столкновениях с другими молекулами начнет передавать им часть своей энергии, создавая очень большое число пар ионов до тех пор, пока, не растеряв всю энергию, не создаст отрицательный ион, прилипнув к нейтральной молекуле. Вновь образовавшиеся ионы называются первичными (заряженные атомы или молекулы и живут в таком состоянии одну десятимиллионную долю секунды).
В результате, вышеперечисленной суеты рождения первичных ионов, наводится «новый порядок», и в воздухе «живут» положительные ионы кислорода (O2+), окиси азота (NO+), двуокиси азота (NO2+), оксониума (H3O+), молекулы воды с оторванным электроном (H2O+), а также отрицательные ионы кислорода(O2—), азота (N2—), окиси азота(NO—). За счет примесей в воздухе могут возникать различные ионы того и другого знака. В частности из-за низкого потенциала ионизации очень легко «рождаются» ионы сероводорода (H2S) аммиака (NH3), хлора (Cl2).
Космические лучи как источник ионизации
Космические лучи представляют собой поток протонов очень высоких энергий, поступающий из всех областей космического пространства. Явление, получившее название космических лучей, изучено сравнительно мало, но эффект впечатляющий. Длинна волны составляет от 0,0007 до 0,0004 А с очень высоким проникающим ионизирующем действием (глубина проникновения лучей в 90 раз выше, чем у самой современной рентгеновской установки). Величина излучения космических лучей совсем не зависит от погодных условий и прочих факторов. (Предполагается, что такие лучи обусловлены процессами, происходящими в ядрах атомов некоего вещества, находящегося в мировом пространстве.) Не смотря на то, что ультрафиолетовые солнечные лучи сильно поглощаются воздухом, но и то небольшое количество, которое проходит, заставляет некоторые минералы (шпат, гранит) выделять отрицательные электроны. Что вносит дополнительный вклад в ионизацию нижних слоёв атмосферы. Эти первичные лучи, взаимодействуя в верхних слоях, образуют вторичные лучи: мягкие (потоки электронов и позитронов) и жесткие (мезоны и протоны) космические лучи. Их действию подвергается вся планета. Над морем и океаном именно они выступают основными ионизаторами атмосферы.