Ионосфера

Атмосферные слои, простирающиеся от уровня 50—80 км до высоты около 400 км и характеризующиеся относительно высокой концентрацией положительных молекулярных и атомных ионов и свободных электронов. Положительные ионы и электроны вместе с нейтральными частицами образуют ионизированную плазму с большой электропроводностью, но квазинейтральную. И. делится на области увеличенной ионной концентрации (ранее называвшееся слоями И.) с постепенными переходами между ними. Это область D, от 60 до 110 км, где ночью ионизация почти исчезает, Ε — от 110 до 140 км, F₁ — от 140 до 220 км и F₂ — от 220 до 400 км. Некоторые авторы ограничивают ионосферу высотой порядка 400—500 км, близкой к верхней части слоя F; другие считают возможным распространять термин И. на вышележащие атмосферные слои неограниченно, во всяком случае до очень больших высот.

В областях D и Ε преобладают молекулярные ионы кислорода и азота, в области F — атомные ионы кислорода. Еще выше появляются ионы гелия и водорода (протоны). Ионная концентрация в области D — от нескольких десятков до нескольких тысяч на 1 см³ (в среднем ионизирована одна из 10¹¹ молекул), в области Ε — до 2·10⁵ и в областях F — до 10⁶ на 1 см³ (в среднем один ион на 10³ молекул и атомов).

Высота и степень ионизации областей И. меняются в суточном и годовом ходе, а также непериодически в зависимости от солнечной активности (см. ионосферное возмущение, ионосферно-магнитная буря). Электропроводность в И., связанная с высокой ионизацией, очень велика. Уже на высоте 100 км она равна 10³— 10⁶ эл. ст. ед. в 1 с, т. е. в 10⁹— 10¹⁰ раз больше, чем проводимость у земной поверхности. Радиоволны испытывают в И. поглощение, отражение и преломление; разные слои И. поразному действуют на волны разной длины.

Причиной ионизации в И. является диссоциация молекул атмосферных газов при поглощении ультрафиолетовой и рентгеновой радиации Солнца, а также и под действием корпускулярной радиации — космической, солнечной и заключающейся в радиационном поясе Земли. Поглощение радиации и является причиной очень высоких температур (до 1000—2000° и более) в И.

Наблюдения показывают, что И. находится в состоянии постоянного и сложного движения. В нижней И. заряженные ионизированные частицы движутся вместе с незаряженными {ионосферный ветер), но на более высоких уровнях движение ионов происходит по преимуществу независимо от движения незаряженных частиц и в значительной мере определяется земным магнитным полем (ионосферный дрейф). В И. наблюдаются и приливные явления.

Свойства И. регулярно исследуются на значительной сети станций по всему земному шару с помощью наблюдении над отражением радиоволи разной частоты от слоев И. Электронная концентрация в И. определяется также с помощью ракет и спутников.