Kokia yra jonosfera? Jonosferos sluoksniai

Žemės atmosfera susideda iš kelių dalių, kurių kiekviena turi skirtingą sudėtį. Stratosfera, eksosfera, troposfera, jonosfera ir kiti sluoksniai apsaugo visą planetos gyvenimą nuo kietos kosminės spinduliuotės. Ne visi iš jų savo sudėtyje turi deguonies kiekį, pakankamą kvėpuoti. Bet kiekvienas atlieka savo funkcijas. Pavyzdžiui, jonosfera yra viršutinis atmosferos sluoksnis, esantis virš 50 kilometrų. Tai vadinama dėl to, kad susidarė daug jonų, susidariusių dėl saulės spinduliavimo. Tai tie, kurie sulaiko didžiąją kosminės spinduliuotės dalį.

Jonosfera: kompozicija

Šis atmosferos sluoksnis susideda iš dujų mišinio. Jų yra labai mažai, todėl jie kalba apie labai išleidžiamą orą tokiu aukščiu. Štai kodėl skrydžiai šioje vietoje yra neįmanomi. Dauguma Žemės jonosferos turi neutralių azoto ir deguonies atomų. Tačiau jo pagrindinė kompozicija yra kvazineutralinė plazma, kurioje teigiamai įkraunamų dalelių skaičius yra maždaug lygus neigiamai įkrautų dalelių kiekiui. Tokie jonai vis dažniau tampa atstumu nuo Žemės. Todėl jonosfera kartais vadinama Žemės plazmos lukštais.

Pagrindinė jonosferos sudėtis yra 50-100 kilometrų virš Žemės paviršiaus - tai yra deguonis, azotas ir natris. Tačiau po 100 km pradžioje vyrauja vandenilis ir helis.

Pavadinimo paaiškinimas

Jonosfera yra atmosferos sluoksnis, pavadintas dėl aukšto jonizacijos laipsnio. Jo šaltinis yra saulės rentgeno spinduliai ir ultravioletiniai spinduliai. Jonai yra neigiamai įkrauta elektronų. Jonosferoje jų koncentracija yra labai didelė. Jono lygis yra šiek tiek paveiktas Žemės magnetosferos. Tačiau jonizuotų elektronų kiekis dažnai padidėja per Saulės spindulius, taip pat dėl įvairių kosminių kūnų, tokių kaip meteoritų dalelės, praeiti pro Žemę. Naktį, kai nėra saulės spindulių, jonizacijos lygį veikia galaktikos kosminės spinduliuotės.

Saulės protrūkiai sukelia elementarių dalelių (protonų, elektronų) srautą į Žemę. Jie veikia visus Žemės atmosferos sluoksnius. Tačiau dauguma sunkiosios spinduliuotės yra uždelstos jonosferoje. Tuo pačiu metu jo jonizacija smarkiai didėja.

Jonosferos tyrimas

Šis atmosferos sluoksnis buvo atrastas XX a. Pradžioje mokslininkai E. Appleton, M. Barnet, G. Breit ir M. Tew. Jie nustatė, kad 50 kilometrų aukštyje virš jūros lygio yra dujų sluoksnis, atspindintis radijo bangas. Jie pradėjo stebėti jį. Nustatyta, kad jonosfera yra nuolat kitokia. Net per dieną jo sudėtis ir kitos savybės keičiasi. Kitoks dujų skaičius taip pat yra dėl aukščio. Todėl jonosfera buvo padalyta į tris sluoksnius.

Tačiau visiškai suprasti šios atmosferos atmosferos dalies ypatumus galima tik XX a. Antrojoje pusėje. Mes jį ištyrėme iš sausumos jonosferos stočių. Tada jie pradėjo tyrinėti iš vidaus. Iš pradžių raketos, tada palydovai pakilo į viršutinę atmosferą. Ir žmonės galėjo suprasti, kas yra jonosfera. Jo sudėtis buvo tiriama naudojant mastelinį spektrometrą naudojamas raketas. Tai taip pat leido išmatuoti kitus parametrus:

• Temperatūra;
• Jonų koncentracija;
• Elektros laidumas;
• Jonizacijos šaltiniai;
• Kietosios saulės spindulių savybės.

Patikrinkite jonosferą taip pat naudodami radijo metodus - atspindėtų radijo bangų tyrimą. Ir neseniai pradėjo veikti palydovai, ant kurių yra stotelės ir zondai, kurie iš aukščiau išmoksta jonosferą. Tai leido suformuoti idėją apie viršutinį sluoksnį, nepasiekiamą studijuoti iš Žemės.

Jonosferos sluoksniai

Ši atmosferos dalis taip pat yra nevienalytė. Jis išskiria tris sluoksnius su skirtingais jonizacijos laipsniais ir dujų tankiu.

• Mažiausiame sluoksnyje, kuris siekia 90 km, jonizacija yra žemiausia. Štai oras čia yra jonizuojamas veikiant Žemės magnetinėms audroms, taip pat naudojant Saulės rentgeno spindulius. Todėl naktį jonizacija čia dar labiau sumažinama.
• Antrasis sluoksnis svyruoja nuo 90 iki 120 kilometrų. Jis pasižymi vidutiniu jonų tankiu, kuris saulės spindulių poveikio metu labai padidėja. Šiame sluoksnyje atsispindi vidutinės ir trumposios radijo bangos. Ši jonosferos dalis taip pat vadinama Kennel-Heaviside sluoksniu, kuris pirmą kartą jį ištyrė.
• Likusi jonosfera yra 130 km virš trečiojo sluoksnio. Maksimalus jonizacijos lygis čia stebimas apie 200 kilometrų aukštyje. Šis sluoksnis leidžia perduoti trumpalaikių radijo bangų spinduliuotę dideliais atstumais. Šį sluoksnį atidarė anglų fizikas Appletonas.

Kas yra ozono sluoksnis?

Žemiau jonosfera yra ozono sluoksnis. Jis apsaugo Žemę nuo žalingo ultravioletinių spindulių poveikio ir šilumos nuostolių. Mokslininkai įrodė, kad ozonas yra naudingas visiems gyviems daiktams. Sumažinti jo skaičių arba visišką nebuvimą neigiamai veikia žmonių sveikata. Ozono skylės, kurios buvo aptiktos XX a. Pabaigoje, sukelia vėžio skaičiaus padidėjimą. Kai kurie mokslininkai šiuos procesus susieja ne su dujų išmetimu iš Žemės paviršiaus, bet su viršutinių jonizuotų atmosferos sluoksnių, kurie pradėjo perduoti žalingą ultravioletinį spinduliavimą, sunaikinimo.

Jonosferos įtaka radijo ryšiui

Aukštas oro jonizacijos lygis šiame atmosferos sluoksnyje gali paveikti radijo ryšį. Neigiamai įkraunamos dalelės, chaotiškai judančios, gali pakeisti radijo bangų kryptį ir net sugerti jų energiją. Dėl to yra didelių trukdžių, laikinas radijo ryšio dingimas arba, atvirkščiai, tolimosios radijo stoties įvairovės didinimas.

Mokslininkai įrodė, kad tai yra jonosfera - tai atmosferos sluoksnis, leidžiantis radijo bangų dauginimui. Taip atsitiko, kad dėl šių bangų šis sluoksnis buvo atrastas 1920-aisiais.

Norint tiksliau perduoti radijo bangas dideliais atstumais, reikia rasti jonosphere refrakcijos taškuose, atspindinčių, nuo kurių jie nukris tiesiai į vietą, kuriai tai yra būtina. Problema taip pat yra ta, kad dalį energijos absorbuoja neigiamai įkrauta jonai. Tai siejama su reiškiniu, kai ilgos bangos greitai sunaikina jonosfūrą ir geriau perduodamos trumpai. Be to, radijo ryšys blogėja magnetinių audrų metu, kai jonizacija mažėja.

Jonosferos sunaikinimas

Visi žino, kodėl Žemė turi atmosferą. Jonosfera yra jos sluoksnis, kuris apsaugo likusius sluoksnius nuo kietos kosminės spinduliuotės. Todėl labai svarbu, kad jo sudėtis būtų palaikoma normaliame lygyje. Tačiau žmogaus veikla pastaraisiais metais lemia tai, kad šis atmosferos sluoksnis pradeda žlugti. Pavyzdžiui, paleidžiant "Skayleb" kosmoso laboratoriją, į jonosferą išmetama daug vandenilio.

Kitos raketos neturi mažiau įtakos atmosferos sudėčiai. "Space Shuttle" išskiria daug chloro, anglies monoksido, aliuminio oksido, vandenilio deginant kurą. RN Energia yra daug azoto oksido. Visa tai aktyviai sunaikina jonosferos sluoksnius ir sumažina ozono kiekį. Kuro likučiai ilgą laiką kaupiasi viršutiniuose atmosferos sluoksniuose. Ypač daug jų yra stratosfera. Jonosfotūra yra labai jautri jos sudėties pokyčiams, todėl jonai greitai sunaikinami.

Pasirodo, kad paleidžiant erdvėlaivius visą savo skrydžio maršrutą susidaro koridorius, vadinamasis jonosferos skylė. Šiuo metu kosminiai spinduliai gali prasiskverbti į atmosferą ir pasiekti Žemės paviršių, neigiamai paveikti visus gyvus organizmus.

Šiaurės žiburiai

Jonosfera yra ta vieta, kur susidaro toks nuostabus reiškinys kaip šiaurės žiburiai. Tai kyla d ÷ l spinduliuot ÷ s poveikio iš kosmoso. Kai į atmosferą įžengusios kosminės dalelės patenka į viršutinius jonosferos sluoksnius, įvyksta jonų sutrikimas, kuris žemiau yra suvokiamas kaip gražus, ryškus švytėjimas. Tiesą sakant, šis procesas yra sulaikytų dalelių sūkurių, atsiradusių iš Saulės, jonosphere neutralizavimas. Jei ne šio sluoksnio, "saulės vėjas" sunaikins visą gyvybę Žemėje.