Kaj je ionosfera? Ionosferske plasti

Zemljina atmosfera je sestavljena iz več delov, vsaka ima drugačno sestavo. Stratosfera, eksosfera, troposfera, ionosfera in druge plasti varujejo vse življenje na planetu pred trdo kozmično sevanje.

Ionosfera: sestava

Ta plast atmosfere je sestavljena iz mešanice plinov. Tam so zelo malo, zato na tej višini govorijo o zelo izpustnem zraku. Zato so leti na tem mestu nemogoči. Večina zemeljske ionosfere vsebuje nevtralne atome dušika in kisika. Njegova glavna sestava pa je kvazinavtralna plazma, v kateri je število pozitivno nabranih delcev približno enako količini negativno nabitih delcev. Taki ioni postajajo vedno bolj razdalje od Zemlje. Zato se ionosfera včasih imenuje plazemska lupina Zemlje.

Glavna sestava ionosfere s 50 do 100 kilometrov nad površino Zemlje je kisik, dušik in natrij. Toda po 100 km v njem prevladujejo vodik in helij.

Pojasnilo imena

Ionosfera je plast ozračja, ki jo imenujemo tudi zaradi visoke stopnje ionizacije. Njegov vir je rentgenski in ultravijolični sončni žarki. Ioni so negativno napolnjeni elektroni. V jonosferi je njihova koncentracija zelo visoka. Na ravni ionov je nekoliko prizadet magnetosfera Zemlje. Ampak količina ioniziranih elektronov se najpogosteje poveča v času rakete na Soncu, pa tudi zaradi prehoda različnih kozmičnih teles, na primer delcev meteorita, mimo Zemlje. Ponoči, ko ni sončnega sevanja, na raven ionizacije vpliva galaktični kozmični žarki.

Izbruhi na Soncu so vodili do pretoka elementarnih delcev - protonov, elektronov - na Zemljo. Vplivajo na vse plasti Zemljinega ozračja. Toda večina trdega sevanja se odloži v ionosferi. Hkrati se njena ionizacija močno poveča.

Študija ionosfere

Ta plast atmosfere je odkrila v začetku 20. stoletja znanstveniki E. Appleton, M. Barnet, G. Breit in M. Tew. Ugotovili so, da na višini po 50 kilometrih obstaja plasti plinov, ki odražajo radijske valove. Začeli so ga gledati. Ugotovljeno je bilo, da je ionosfera nenehno drugačna. Tudi čez dan se spreminja sestava in druge značilnosti. Različno število plinov je odvisno tudi od višine. Zato je bila ionosfera razdeljena na tri plasti.

Toda popolno razumevanje posebnosti tega dela človeške atmosfere bi lahko dosegli šele v drugi polovici 20. stoletja. Študirali smo ga iz zemeljskih ionosfernih postaj. Potem so ga začeli pregledati od znotraj. Na prvih raketah so se sateliti dvignili v zgornjo atmosfero. In ljudje bi lahko razumeli, kaj je ionosfera. Njegovo sestavo smo proučevali z uporabo raket iz masnega spektrometra. To je tudi omogočilo merjenje drugih parametrov:

• temperatura;
• koncentracija ionov;
• električna prevodnost;
• viri ionizacije;
• značilnosti trdega sončnega sevanja.

Ionosfero se preiskuje tudi z uporabo radijskih metod - preučevanje oddajanih radijskih valov. Nedavno so se začeli uporabljati tudi sateliti na krovu, na katerih so postaje in sonde, ki raziskujejo ionosfero od zgoraj. To je omogočilo oblikovanje ideje o njegovi najvišji plasti, ki je nedostopno za študij z Zemlje.

Ionosferske plasti

Ta del ozračja je tudi heterogen. Odlikuje tri plasti z različnimi stopnjami ionizacije in gostoto plinov.

• V najnižji plasti, ki se razprostira na 90 kilometrov, je ionizacija najnižja. Tu je zrak ioniziran pod vplivom magnetne nevihte Zemljo, pa tudi s pomočjo rentgenskih žarkov Sonca. Zato ponoči ioniziranje še dodatno zmanjšamo.
• Druga plast se giblje od 90 do 120 kilometrov. Zanj je značilna povprečna gostota ionov, ki se močno dviga pod vplivom sončnega sevanja. V tej plasti se odražajo srednje in kratke radijske valove. Ta del ionosfere se imenuje tudi Kennel-Heaviside layer, ki ga je prvič preučil.
• Preostala jonosfera je 130 km nad tretjo plastjo. Najvišja stopnja ionizacije tukaj opazimo na nadmorski višini okoli 200 kilometrov. Ta sloj omogoča prenos kratkovalovnih radijskih emisij na dolge razdalje. Ta plast je odprl angleški fizik Appleton.

Kakšen je ozonski plašč?

Pod ionosfero se nahaja ozonski plašč. Zemlja ščiti pred škodljivimi učinki ultravijoličnih žarkov in izgube toplote. Znanstveniki so dokazali, da je ozon koristen za vse življenje. Zmanjšanje števila ali popolne odsotnosti negativno vpliva na zdravje ljudi. Ozonske luknje, ki so bile odkrite v poznem 20. stoletju, povzročajo povečanje števila rakov. Nekateri znanstveniki povezane s temi postopki so plinov iz zemeljsko površino, in z uničevanjem ioniziranih zgornjih atmosferskih plasteh, ki postanejo škodljivo ultravijolično sevanje prenesti.

Vpliv ionosfere na radijsko komunikacijo

Visoka stopnja ionizacija zraka v tej plasti atmosfere lahko vplivajo na radijsko komunikacijo. Negativno nabiti delci, ki se kaotično gibljejo, lahko spremenijo smer radijskih valov in celo absorbirajo svojo energijo. Posledično obstajajo močne motnje, začasno izginjanje radijskih zvez ali, nasprotno, izboljšanje raznolikosti oddaljenih radijskih postaj.

Znanstveniki so dokazali, da je ionosfera - to je plast atmosfere, ki omogoča širjenje radijskih valov. Tako se je zgodilo, da je bila ta plast zahvaljujoč tem valom odkrita v 20-ih letih 20. stoletja.

Za natančnejši prenos radijskih valov na dolge razdalje je treba v ionosferi najti točke refrakcije, ki odražajo, od katerih bodo natančno padle v kraj, kjer je potrebno. Problem je tudi, da nekaj energije absorbira negativno nabitih ionov. To je povezano s pojavom, pri katerem se dolge valovi hitro razpadajo v jonosferi in se bolje prenesejo. Poleg tega se radio komunikacija poslabša med magnetnimi nevihtami, pri katerih se ionizacija zmanjša.

Uničenje jonosfere

Vsi vedo, zakaj Zemlji potrebuje vzdušje. Jonosfera je njena plast, ki ščiti preostale plasti iz trdega kozmičnega sevanja. Zato je zelo pomembno, da se njegova sestava vzdržuje na normalni ravni. Toda človeška dejavnost v zadnjih letih vodi k dejstvu, da se ta plast atmosfere začne zrušiti. Na primer, ko se zažene prostorski laboratorij Skayleb, se v ionosfero sprosti ogromna količina vodika.

Druga lansirna vozila nimajo manj vpliva na sestavo ozračja. Space Shuttle pri gorenju goriva oddaja veliko količino klora, ogljikovega monoksida, aluminijevega oksida in vodika. RN Energia je veliko dušikovega oksida. Vse to aktivno uničuje plasti ionosfere in vodi k zmanjšanju količine ozona. Ostanki goriva so se v zgornji atmosferi dolgo časa akumulirali. Še posebej veliko jih vsebuje stratosfero. Ionosfera je zelo občutljiva na spremembe v sestavi, zato so ioni hitro uničeni.

Izkazalo se je, da ko začnete vesoljska plovila po celotni poti njihovega leta se oblikuje koridor, tako imenovana ionosferna luknja. Na tej točki kozmični žarki lahko prodrejo v ozračje in dosežejo površino Zemlje, ki škodljivo vpliva na vse žive organizme.

Severne luči

Jonosfera je kraj, kjer se oblikuje tako neverjeten pojav, kot so severne luči. Nastaja pod vplivom sevanja iz vesolja. Kadar so prostorske nabitih delcev, ki se gibljejo na zemlji v zgornjih plasti ionosfere, motnje ionov pojavi, ki Dno je razumljena kot lepi mavrični sijaj. V resnici je ta proces nevtralizacijo v ionosfere vrtincev nabitih delcev, ki prihajajo od sonca. Če ne bi za to plast, bi "sončni veter" uničil vse življenje na Zemlji.