Što je ionosfera? Ionospheric slojevi

Zemljina atmosfera sastoji se od nekoliko dijelova, od kojih svaki ima drugačiji sastav. Stratosfera, egzosfera, troposfera, ionosfera i drugi slojevi štite cijeli život na planeti od teškog kozmičkog zračenja. Nisu svi u svom sastavu imaju kisik u količini dovoljnoj za disanje. Ali svaka obavlja svoje funkcije. Na primjer, ionosfera je najgornji sloj atmosfere, koji se nalazi iznad 50 kilometara. Zove se tako zbog velikog broja iona koji nastaju zbog djelovanja sunčevog zračenja. Oni su oni koji zadržavaju većinu kozmičkog zračenja.

Ionosfera: sastav

Taj se sloj atmosfere sastoji od mješavine plinova. Postoji vrlo malo njih, pa kažu o vrlo iscrtanom zraku na ovoj nadmorskoj visini. Zato letovi na ovom mjestu nemoguće su. Većina Zemljine ionosfere sadrži neutralne atome dušika i kisika. No, njegov glavni sastav je kvazinutralna plazma u kojoj je broj pozitivno nabijenih čestica otprilike jednak iznosu negativno nabijenih čestica. Takvi ioni postaju sve više i više s udaljenosti od Zemlje. Stoga se ionosfera ponekad naziva plazma ljuska Zemlje.

Osnovni sastav ionosfere je 50 do 100 kilometara iznad površine Zemlje - to je kisik, dušik i natrij. Ali nakon 100 km, vodik i helij počinju prevladavati u njemu.

Objašnjenje imena

Ionosphera je sloj atmosfere, nazvan zbog visokog stupnja ionizacije. Njegov izvor je rendgenska i ultraljubičasto zračenje sunca. Ioni su negativno napunjeni elektroni. U ionosferi, njihova koncentracija je vrlo visoka. Razina iona lagano utječe na Zemljinu magnetosferu. Ali količina ioniziranih elektrona često se povećava za vrijeme baklji na Suncu, a također zbog prolaza različitih kozmičkih tijela, poput čestica meteorita, pored Zemlje. Noću, kada ne postoji sunčevo zračenje, na razinu ionizacije utječu galaktičke kozmičke zrake.

Izbijanja na Suncu dovode do protoka elementarnih čestica - protona, elektrona - na Zemlju. One utječu na sve slojeve Zemljine atmosfere. Ali većina tvrdog zračenja kasni je u ionosferi. Istodobno, njezina ionizacija oštro se povećava.

Proučavanje ionosfere

Ovaj sloj atmosfere otkriven je početkom 20. stoljeća od strane znanstvenika E. Appletona, M. Barnata, G. Breita i M. Tewa. Otkrili su da se na nadmorskoj visini nakon 50 kilometara nalazi sloj plinova koji odražavaju radio valove. Počeli su ga gledati. Utvrđeno je da se ionosfera kontinuirano razlikuje. Čak i tijekom dana mijenjaju se sastav i druge karakteristike. Drugi broj plinova također je zbog visine. Stoga je ionosfera podijeljena u tri sloja.

No, potpuno razumijevanje osobitosti ovog dijela atmosfere čovječanstvo je moglo doći tek u drugoj polovici 20. stoljeća. Proučili smo ga s zemaljskih ionosferskih stanica. Zatim su je počeli istraživati iznutra. Prvi raketi, sateliti su se popeli na gornju atmosferu. I ljudi su mogli razumjeti što je ionosfera. Njegov je sastav proučavan uporabom raketa iz masenog spektrometra. To je također omogućilo mjerenje ostalih parametara:

• temperatura;
• Koncentracija iona;
• Električna vodljivost;
• Izvori ionizacije;
• Značajke čvrstog sunčevog zračenja.

Istražite ionosferu također uz pomoć radio metoda - proučavanje reflektiranih radio valova. I nedavno su se počeli koristiti sateliti, na brodu na kojima se nalaze postaje i sonde koje proučavaju ionosferu odozgo. To je omogućilo formiranje ideje najgornjeg sloja, nedostupnog za učenje na Zemlji.

Ionospheric slojevi

Ovaj dio atmosfere također je heterogen. Ona razlikuje tri sloja s različitim stupnjevima ionizacije i gustoće plina.

• U najnižem sloju, koji se proteže na 90 kilometara, ionizacija je najniža. Ovdje se zrak ionizira pod utjecajem magnetske oluje Zemlje, a također uz pomoć X-zraka Sunca. Stoga, noću, ionizacija ovdje se dodatno smanjuje.
• Drugi sloj kreće se od 90 do 120 kilometara. Karakterizira ga prosječna gustoća iona, koja se u danu znatno povećava pod utjecajem sunčevog zračenja. U ovom sloju se reflektiraju srednji i kratki radio valovi. Ovaj dio ionosfere naziva se i kantar-heavisidni sloj koji je prvi put proučavao.
• Ostatak ionosfere je 130 km iznad trećeg sloja. Najveća razina ionizacije ovdje se promatra na nadmorskoj visini od oko 200 kilometara. Ovaj sloj omogućuje prijenos emitiranja kratkog vala na velikim udaljenostima. Taj je sloj otvorio engleski fizičar Appleton.

Što je ozonski omotač?

Ispod ionosfere nalazi se ozonski omotač. Ona štiti Zemlju od štetnih učinaka ultraljubičastih zraka i gubitka topline. Znanstvenici su dokazali da je ozon koristan za sve živote. Smanjenje broja ili ukupnog odsutnosti negativno utječe na zdravlje ljudi. Ozonske rupe, koje su otkrivene krajem 20. stoljeća, uzrokuju povećanje broja karcinoma. Neki znanstvenici povezuju takve procese ne s emisijom plinova s površine Zemlje, već s uništenjem gornjih ioniziranih slojeva atmosfere, koji su počeli prenositi štetno ultraljubičasto zračenje.

Utjecaj ionosfere na radio komunikaciju

Visoki stupanj ionizacije zraka u ovom sloju atmosfere može utjecati na radio komunikaciju. Negativno nabijene čestice, kaotično se kreću, mogu promijeniti smjer radio valova i čak apsorbirati njihovu energiju. Kao rezultat toga, postoje jake smetnje, privremeni nestanak radijskih komunikacija ili, obrnuto, poboljšanje raznolikosti udaljenih radijskih postaja.

Znanstvenici su dokazali da je ionosfera - to je sloj atmosfere koji omogućuje širenje radio valova. Tako se dogodilo da je zahvaljujući ovim valovima taj sloj otkriven 1920-ih godina.

Za precizniji prijenos radio valova na velike udaljenosti, potrebno je pronaći u točkama refrakcije ionosfere, odražavajući od koje će pasti točno na mjesto gdje je potrebno. Problem je također da se neki od energije apsorbiraju negativno nabijenim ionima. To je povezano s fenomenom u kojem se dugački valovi brzo raspadaju u ionosferi i bolje prenose kratko. Osim toga, radio-komunikacija se pogoršava tijekom magnetske oluje, u kojoj ionizacija smanjuje.

Uništavanje ionosfere

Svi znaju zašto Zemlja treba atmosferu. Ionosphera je njezin sloj koji štiti preostale slojeve od tvrdog kozmičkog zračenja. Stoga je vrlo važno da se njegov sastav održava na normalnoj razini. Ali ljudska aktivnost posljednjih godina dovodi do činjenice da se taj sloj atmosfere počinje raspadati. Na primjer, pri pokretanju Skayleb svemirskog laboratorija, velika količina vodika protjerana je u ionosferu.

Druga vozila za lansiranje nemaju manje utjecaja na sastav atmosfere. Space Shuttle emitira veliku količinu klor, ugljični monoksid, aluminij oksid, vodik pri gorenju goriva. RN Energia je puno dušikovog oksida. Sve to aktivno uništava slojeve ionosfere i dovodi do smanjenja količine ozona. Ostaci goriva dugo se nakupljaju u gornjim slojevima atmosfere. Pogotovo mnogo ih sadrži stratosferu. Ionosfera je vrlo osjetljiva na promjenu u sastavu, tako da se ioni brzo uništavaju.

Ispada da kada pokreću letjelicu duž čitave rute leta, formira se hodnik, tzv. Ionosferska rupa. U ovom trenutku kozmičke zrake mogu prodrijeti u atmosferu i dosegnuti Zemljinu površinu, nepovoljno utječući na sve živote.

Sjeverne svjetiljke

Ionosphera je mjesto gdje se formira takav nevjerojatan fenomen, poput sjevernih svjetala. Ona nastaje pod utjecajem zračenja iz svemira. Kada se nabijene kozmičke čestice kreću prema Zemlji ulaze u gornje slojeve ionosfere, javlja se poremećaj iona, koji se odozgo percipira kao lijep irisantni sjaj. Zapravo, ovaj proces je neutralizacija u ionosferi vrtloga nabijenih čestica koje dolaze od Sunca. Ako ne i za ovaj sloj, "solarni vjetar" uništio bi cijeli život na Zemlji.