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 sav život na planeti od tvrdog kozmičko zračenje.

Ionosfera: sastav

Taj se sloj atmosfere sastoji od mješavine plinova. Oni su vrlo malo tamo, pa kažu o vrlo ispražnjenom 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 onoj količini negativno nabijenih čestica. Takvi ioni sve više postaju udaljeni od Zemlje. Zbog toga se ionosfera ponekad naziva plazma ljuska Zemlje.

Glavni sastav ionosfere od 50 do 100 kilometara iznad površine Zemlje 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 rendgenski i ultraljubičasti sunčev zrak. Ioni su negativno napunjeni elektroni. U ionosferi, njihova koncentracija je vrlo visoka. Na ionskoj razini je malo pogođena magnetosfera Zemlje. Ali količina ioniziranih elektrona najčešće se povećava za vrijeme baklji na Suncu, a također zbog prolaza različitih kozmičkih tijela, na primjer, čestica meteorita, pokraj Zemlje. Noću, kada nema sunčevog zračenja, 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. No, većina teških zračenja odgađa se u ionosferi. Istodobno, njezina ionizacija oštro se povećava.

Proučavanje ionosfere

Ovaj sloj atmosfere otkriven je početkom 20. stoljeća od strane znanstvenika E. Appletona, M. Barneta, 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, njegova sastav i druge karakteristike se mijenjaju. Drugi broj plinova također ovisi o nadmorskoj visini. 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 ga počeli ispitivati ​​iznutra. Prvi raketi, a onda su sateliti ušli u gornju atmosferu. I ljudi su mogli razumjeti što je ionosfera. Njezin je sastav proučavan uporabom raketa iz masenog spektrometra. To je također omogućilo mjerenje ostalih parametara:

• temperatura;
• koncentracije iona;
• električna vodljivost;
• izvori ionizacije;
• značajke tvrdog sunčevog zračenja.

Također se istražuje ionosfera pomoću radio metoda - proučavanjem reflektiranih radio valova. I nedavno su se počeli koristiti sateliti, na brodu na kojima se nalaze stacionari i sonde koje istražuju ionosferu odozgo. To je omogućilo formiranje ideje njegovog najgornjeg sloja, nedostupnog za učenje iz Zemlje.

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 snažno diže tijekom dana 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 kratkovalnih radio emisija na velike udaljenosti. Taj je sloj otvorio engleski fizičar Appleton.

Što je ozonski omotač?

Ispod se nalazi ionosfera ozonski sloj. 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. Rupa u ozonu, 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 koja je počela prenositi štetno ultraljubičasto zračenje.

Utjecaj ionosfere na radio komunikaciju

Visoki stupanj ionizacija 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 to 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 naći u točkama refrakcije ionosfere, odražavajući od koje će pasti točno na mjesto gdje je to 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 se prenose kratko. Osim toga, radio-komunikacija se pogoršava tijekom magnetskih oluja u kojima se 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 se oslobađa 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 gornjoj atmosferi. Pogotovo ih mnogo sadrži stratosferu. Ionosphera je vrlo osjetljiva na promjene u sastavu, tako da se ioni brzo uništavaju.

Ispada da kada počnete kosmički brod na cijelom putu 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 vanjskog prostora. Kada se nabijene kozmičke čestice kreću prema Zemlji ulaze u gornje slojeve ionosfere, nastaje ionska perturbacija koja se odozgo percipira kao lijep iridijski sjaj. Zapravo, taj je proces neutralizacija u ionosferi vrtloga nabijenih čestica koje dolaze od Sunca. Ako ne i za ovaj sloj, "solarni vjetar" uništio bi cijeli život na Zemlji.