Šta je ionosfera? Ionosferski slojevi

Zemljina atmosfera sastoji se od nekoliko delova, od kojih svaka ima drugačiji sastav. Stratosfera, egzosfera, troposfera, jonosfera i drugi slojevi štite život na planeti od tvrđeg kosmičkog zračenja. Ne svi u svom sastavu imaju kisik u količini koja je dovoljna za disanje. Ali svaka od njih obavlja svoje funkcije. Na primjer, jonosfera je najviši sloj atmosfere, nalazi se iznad 50 kilometara. Ime je tako zbog velikog broja jona nastalih usled dejstva sunčevog zračenja. Oni su oni koji zadržavaju većinu kosmičkog zračenja.

Ionosfera: kompozicija

Ovaj sloj atmosfere sastoji se od mešavine gasova. Malo ih je tamo, pa govore o veoma praznom vazduhu na ovoj visini. Zato su letovi na ovom mestu nemogući. Većina jonosfere Zemlje sadrži neutralne atome azota i kiseonika. Ali njegov glavni sastav je kvazinutralna plazma u kojoj je broj pozitivno naelektrisanih čestica približno jednak količini negativno naelektrisanih čestica. Takvi joni postaju sve više i više od udaljenosti od Zemlje. Zbog toga se jonosfera ponekad naziva plazma ljuska Zemlje.

Osnovni sastav jonosfere je 50 do 100 kilometara iznad površine Zemlje - to je kiseonik, azot i natrijum. Ali nakon 100 km, u njemu počinju da preovlađuju vodonik i helijum.

Objašnjenje imena

Jonosfera je sloj atmosfere, nazvanog zbog visokog stepena jonizacije. Njegov izvor je rentgenski i ultraljubičasti zraci Sunca. Ioni su negativno napunjeni elektronima. U jonosferi njihova koncentracija je veoma visoka. Nivo jona je malo pogođen magnetosferom Zemlje. Međutim, količina jonizovanih elektrona često se povećava tokom raketa na Suncu, ali i zbog prolaska različitih kosmičkih tela, kao što su čestice meteora, prošle Zemlje. Noću, kada nema sunčevog zračenja, na nivo jonizacije utiču galaktički kosmički zraci.

Epidemije na Suncu dovode do protoka elementarnih čestica - protona, elektrona - do Zemlje. One utiču na sve slojeve atmosfere Zemlje. Ali većina tvrdog zračenja je odložena u jonosferi. Istovremeno, njegova jonizacija se naglo povećava.

Studija jonosfere

Ovaj sloj atmosfere otkriveni su u početku 20. veka naučnici E. Appleton, M. Barnet, G. Breit i M. Tew. Otkrili su da na nadmorskoj visini od 50 kilometara postoji sloj gasova koji odražavaju radio talase. Počeli su da ga gledaju. Utvrđeno je da je jonosfera konstantno drugačija. Čak i tokom dana, njegov sastav i druge karakteristike se menjaju. Različiti broj gasova takođe dolazi zbog visine. Zbog toga je jonosfera podeljena na tri sloja.

Ali potpuno razumevanje osobenosti ovog dela atmosfere čovječanstva moglo se dobiti samo u drugoj polovini 20. veka. Proučavali smo ga iz terestričkih jonosferskih stanica. Zatim su počeli da ga istražuju iznutra. Na prvim raketama, onda su sateliti uzdignuti u gornju atmosferu. Ljudi su mogli da razumeju šta je jonosfera. Njegov sastav proučavan je korišćenjem raketa iz masenog spektrometra. To je takođe omogućilo merenje drugih parametara:

• Temperatura;
• Koncentracija iona;
• Električna provodljivost;
• Izvori jonizacije;
• Karakteristike tvrdog sunčevog zračenja.

Istražite jonosferu pomoću radio metoda - proučavanje reflektovanih radio talasa. I nedavno su počeli da se koriste sateliti na brodu koji postoje postrojenja i sonde koji s gornje strane proučavaju jonosferu. To je omogućilo stvaranje ideje o svom najvišem sloju, nepristupačnom za proučavanje sa Zemlje.

Ionosferski slojevi

Ovaj deo atmosfere je takođe heterogen. Odlikuje se tri sloja sa različitim stepenima jonizacije i gustinom gasa.

• U najnižem sloju, koji se proteže na 90 kilometara, ionizacija je najniža. Vazduh ovde je ionizovan pod uticajem magnetnih oluja na Zemlji, ali i uz pomoć rentgenskih zraka Sunca. Stoga, noću, ionizacija se dalje smanjuje.
• Drugi sloj kreće se od 90 do 120 kilometara. Karakteriše ga prosečna jonska gustina, koja se tokom dana pod uticajem sunčevog zračenja snažno povećava. U ovom sloju reflektuju se srednji i kratki radio talasi. Ovaj deo jonosfere se takođe naziva sloj Kennel-Heaviside, koji ga je prvi put proučavao.
• Ostatak jonosfere je 130 km iznad trećeg sloja. Maksimalni nivo jonizacije ovde se primećuje na nadmorskoj visini od oko 200 kilometara. Ovaj sloj omogućava prenos kratkovalovnih radio emisija na velike udaljenosti. Ovaj sloj je otvorio engleski fizičar Appleton.

Šta je ozonski omotač?

Ispod jonosfere nalazi se ozonski omotač. Ona štiti Zemlju od štetnih efekata ultraljubičastih zraka i gubitka toplote. Naučnici su dokazali da je ozon korisan za sve živote. Smanjivanje broja ili potpunog odsustva negativno utiče na zdravlje ljudi. Ozonske rupe, koje su otkrivene krajem 20. veka, dovode do povećanja broja raka. Neki naučnici povezuju takve procese ne sa emisijom gasova sa površine Zemlje, već sa uništavanjem gornje ionizovane slojeve atmosfere, koja je počela da prenosi štetno ultraljubičasto zračenje.

Uticaj jonosfere na radio komunikaciju

Visok stepen ionizacije vazduha u ovom sloju atmosfere može uticati na radio komunikaciju. Negativno naelektrisane čestice, haotično pokretne, mogu promeniti pravac radio talasa i čak apsorbovati njihovu energiju. Kao rezultat toga, postoje jak uticaj, privremeni nestanak radio komunikacija ili, obratno, poboljšanje raznolikosti udaljenih radio stanica.

Naučnici su dokazali da je ionosfera - ovo je sloj atmosfere koji omogućava širenje radio talasa. Tako se dogodilo da je zahvaljujući ovim talasima i sloju otkriven u 20. veku 20. veka.

Radi preciznijeg prenosa radio talasa na velikim daljinama, u jonosferi je potrebno pronaći refrakcionu refleksiju, reflektujući odakle će tačno padati na mesto na kojem je potrebno. Problem je takodje da se neka energija apsorbuje negativno naelektrenim jonima. Ovo je povezano sa fenomenom u kojem se dugo talasi brzo raspadaju u jonosferu, a bolje prenose kratko. Pored toga, radio komunikacija se pogoršava tokom magnetnih oluja, u kojima se smanjuje jonizacija.

Uništenje jonosfere

Svi znaju zašto Zemlji treba atmosfera. Jonosfera je njen sloj, koji štiti preostale slojeve od tvrđeg kosmičkog zračenja. Zbog toga je veoma važno da se njegov sastav održava na normalnom nivou. Ali ljudska aktivnost poslednjih godina dovodi do činjenice da ovaj sloj atmosfere počinje da se sruši. Na primer, prilikom pokretanja Skaylebove svemirske laboratorije, ogromna količina vodika protjerana je u jonosferu.

Ostala lansirna vozila nemaju manje uticaja na sastav atmosfere. Space Shuttle emituje veliku količinu hlora, ugljen monoksida, aluminijum oksida, vodonika pri gorenju goriva. RN Energia je puno azotnog oksida. Sve ovo aktivno uništava slojeve jonosfere i dovodi do smanjenja količine ozona. Ostaci goriva su dugo nagomilani u gornjim slojevima atmosfere. Naročito mnogi od njih sadrže stratosferu. Jonosfera je veoma osjetljiva na promjenu u svom sastavu, tako da se joni brzo uništavaju.

Ispostavlja se da se prilikom pokretanja svemirske letjelice duž cele linije njihovog leta formira koridor, tzv. Jonosfera. U ovom trenutku kosmički zraci mogu prodreti u atmosferu i doći do površine Zemlje, štetno utičući na sve žive organizme.

Northern Lights

Jonosfera je mesto gde se formira tako neverovatna pojava, poput sjevernih svetala. Nastaje pod uticajem zračenja iz svemira. Kada se naelektrisane kosmičke čestice kretaju ka Zemlji ulaze u gornje slojeve jonosfere, dolazi do poremećaja jona, što se odozdo vidi kao prekrasan iridescentni sjaj. Zapravo, ovaj proces je neutralizacija u jonosferi vortika napunjenih čestica koji dolaze iz Sunca. Ako ne za ovaj sloj, "solarni vetar" bi uništio ceo život na Zemlji.