Mis on ionosphere? Ionosfääri kihid

Maa atmosfäär koosneb mitmest osast, millest igaühel on erinev koostis. Stratosfäär, eksosfäär, troposfäär, ionosfäär ja muud kihid kaitsevad kogu planeedil elavat kosmeetilist kiirgust. Neil kõigil ei ole oma koostises hapnikku piisavas koguses hingamiseks. Kuid igaüks täidab oma ülesandeid. Näiteks ionosphere on atmosfääri ülemine kiht, mis asub üle 50 kilomeetri. Seda nimetatakse sellepärast, et päikese kiirguse tõttu tekkinud ioonide arv on suur . Need on need, mis kinni enamik kosmilist kiirgust.

Ionosfäär: koostis

See atmosfääri kiht koosneb gaaside segust. Seal on väga vähe neid, nii et nad räägivad väga kõrgest õhust. Sellepärast pole lennud selles kohas võimatu. Enamik Maa ionosfääri sisaldab neutraalseid lämmastiku ja hapnikuaatomeid. Kuid selle peamine koostis on kvaasineutriline plasma, milles positiivselt laetud osakeste arv on ligikaudu võrdne negatiivselt laetud osakestega. Sellised ioonid muutuvad Maast kaugemale üha enam. Seetõttu nimetatakse ionosfääri mõnikord Maa plasmakooriks .

Ionosfääri põhikoostis on 50-100 kilomeetrit Maa pinnast - see on hapnik, lämmastik ja naatrium. Kuid pärast 100 km hakkavad selles domineerima vesinik ja heelium.

Nime selgitus

Ionosphere on atmosfääri kiht, mida nimetatakse kõrge ionisatsioonitaseme tõttu. Selle allikas on päikese röntgeni- ja ultraviolettkiirgus. Ioonid on negatiivselt laetud elektronid. Ionosfääris on nende kontsentratsioon väga kõrge. Maa magnetosfäär mõjutab veidi ioonide taset. Kuid ioniseeritud elektronide hulk suureneb sageli päikesekiirguste ajal ja ka mitmete kosmiliste kehade, nagu näiteks meteoriidiosakesed, läbimise eest Maalt minevikus. Öösel, kui päikesekiirgust pole, mõjutab galaktika kosmilise kiirte ioniseerumise tase.

Päikese puhangud põhjustavad elementaarsete osakeste (prootonid, elektronid) voolu Maale. Need mõjutavad kõiki Maa atmosfääri kihte. Kuid enamik kõvast kiirgusest on ionosphere'is edasi lükatud. Samal ajal suureneb selle ionisatsioon järsult.

Ionosfääri uurimine

Seda atmosfääri kihti avastati 20. sajandi algul teadlased E. Appleton, M. Barnet, G. Breit ja M. Tew. Nad leidsid, et 50 kilomeetri pikkuse kõrgusel on raadiolaineid kajastav gaasikiht. Nad hakkasid teda vaatama. Leiti, et ionosphere on pidevalt erinev. Isegi päeva jooksul muutub selle koostis ja muud omadused. Erinev arv gaase on tingitud ka kõrgusest. Seepärast jaotati ionosfäär kolmeks kihiks.

Kuid selle atmosfääri inimkonna eripärade täieliku arusaamise võib jõuda 20. sajandi teisel poolel. Me õppisime seda maapealsetest ionosfäärijaamadest. Siis hakkasid nad seda seest välja uurima. Alguses raketid, siis satelliidid tõusid ülemise atmosfääri. Ja inimesed saaksid aru, mida ionosphere on. Selle koostist uuriti massispektromeetri abil rakettide abil. See võimaldas ka teisi parameetreid mõõta:

• Temperatuur;
• Ioonide kontsentratsioon;
• Elektrijuhtivus;
• Ioniseerimise allikad;
• Tugeva päikese kiirguse tunnused.

Avastage ionosphere ka raadiomeetodite abil - kajastatud raadiolainete uurimine. Ja hiljuti hakati kasutama satelliite, mille pardal on jaamad ja sondid, mis uurivad ioonid ülevalt. See võimaldas kujundada idee selle ülemisest kihist, mida Maalt õppimiseks ei olnud võimalik saada.

Ionosfääri kihid

See osa atmosfäärist on samuti heterogeenne. See eristab kolme erineva ionisatsiooniklassi ja gaasi tihedusega kihti.

• Madalaim kiht, ulatudes 90 kilomeetrit, on ionisatsioon kõige madalam. Õhk siin on ioniseerunud Maa magnettormide mõjul ja ka päikese röntgenkiirte abil. Seetõttu toimub öösel ionisatsioon siin veelgi.
• Teine kiht ulatub 90-120 kilomeetrit. Seda iseloomustab ioonide keskmine tihedus, mis päikese kiirguse mõjul päevas tunduvalt suureneb. Selles kihis kajastuvad keskmised ja lühikesed raadiolained. Seda ionosfääri osa nimetatakse ka Kennel-Heaviside'i kihiks, kes selle kõigepealt uuris.
• Ülejäänud ionosfäär on 130 km kõrgusel kolmandast kihist. Ionisatsiooni maksimaalset taset siin täheldatakse umbes 200 kilomeetri kõrgusel. See kiht võimaldab lühikese raadiosignaali edastamist pikkadel vahemaadel. Seda kihti avas inglise füüsik Appleton.

Mis on osoonikiht?

Allpool ionosphere on osoonikiht. See kaitseb Maad ultraviolettkiirte ja soojuskadude kahjuliku mõju eest. Teadlased on tõestanud, et osoon on kasulik kõikide elusolendite jaoks. Selle arvu vähendamine või täielik puudumine avaldab negatiivset mõju inimeste tervisele. Osooni aukud, mis avastati 20. sajandi lõpus, põhjustavad vähktõve arvu suurenemist. Mõned teadlased seostavad selliseid protsesse mitte maapealsete gaaside eraldumisega, vaid hävitavad atmosfääri ülemise ioniseeritud kihid, mis hakkasid saatma kahjuliku ultraviolettkiirguse.

Ionosfääri mõju raadiosidetele

Raadioside võib mõjutada õhu seda ioniseerivat atmosfääri suurel määral. Negatiivselt laetud osakesed, mis kaootiliselt liiguvad, võivad muuta raadiolainete suunda ja isegi neelavad nende energiat. Selle tulemusena on tugev raadioside, raadioside ajutine kadumine või vastupidi, kaugete raadiojaamade mitmekesisuse suurendamine.

Teadlased on tõestanud, et see on ionosphere - see on atmosfääri kiht, mis võimaldab raadiolainete levikut. Nii juhtus, et tänu neile lainetele leiti see kiht 1920. aastatel.

Rauahela täpsem edastamine pikkade vahemaade korral on vaja leida moonutamise ioonfunktsioonipunktides, mis peegeldavad, kust need jäävad täpselt kohale, kus see on vajalik. Probleem on ka selles, et osa energiast neeldub negatiivselt laetud ioonid. See on seotud nähtusega, kus pika laine ionosfääris kiiresti laguneb ja paremini edasi lüheneb. Lisaks halveneb raadioside magnettormide ajal, mil ionisatsioon väheneb.

Ionosfääri hävitamine

Kõik teavad, miks Maal on vaja õhkkonda. Ionosfäär on selle kiht, mis kaitseb ülejäänud kihid kõva kosmilise kiirguse eest. Seetõttu on väga oluline, et selle koostis säilitataks normaalsel tasemel. Kuid viimaste aastate inimtegevus toob kaasa asjaolu, et see atmosfääri kiht hakkab kollapsama. Näiteks Skaylebi kosmosefaktori käivitamisel läheb ionosphere välja suur hulk vesinikku.

Muud kanderakettidel ei ole vähem mõju atmosfääri koostisele. Kosmoselapid kiirgab kütuse põletamisel suures koguses kloori, süsinikmonooksiidi, alumiiniumoksiidi, vesinikku. RN Energia on palju lämmastikoksiidi. Kõik see hävitab aktiivselt ionosphere kihid ja põhjustab osooni hulga vähenemist. Kütusejäägid on kogunenud kaua atmosfääri ülemistesse kihtidesse. Eriti paljud neist sisaldavad stratosfääri. Ionosphere on oma koostise muutuse suhtes väga tundlik, nii et ioonid hävitatakse kiiresti.

Selgub, et kosmoseaparaadi käivitamisel kogu oma lennu marsruudil moodustub koridor, nn ionosfääri auk. Sel hetkel võivad kosmilised kiirid tungida läbi atmosfääri ja jõuda Maa pinnale, mõjutades ebasoodsalt kõiki elusorganisme.

Northern Lights

Ionosfäär on koht, kus kujuneb selline hämmastav nähtus nagu põhjapoolsed tuled. See tekib kosmoses kiirguse mõjul. Kui laetud kosmosesse liikuvad kosmilised osakesed sisenevad ionosphere ülemiste kihtide alla, siis esineb ioonide häiringut, mida allpool tajub kaunite erepaisuvate helenditena. Tegelikult on see protsess päikese käes olevate laetud osakeste tuulejõu ionosphere neutraliseerimine. Kui mitte selle kihi jaoks, siis "päikese tuul" hävitab kogu elu Maal.