იონოსფერო

დედამიწის სფეროების რუკა

იონოსფერო (თერმოსფერო) — დედამიწის ატმოსფეროს ზედა ნაწილი, რომელიც ძლიერ იონიზირებულია ატმოსფეროზე მზის ულტრაიისფერი გამოსხივებისა და კოსმოსური სხივების ზემოქმედების შედეგად. იონოსფერო შედგება ნეიტრალური ატომებისა და მოლეკულებისაგან შემდგარი აირების (ძირითადად აზოტი N2 და ჟანგბადი О2) ნარევისა და კვაზინეიტრალური (უარყოფითად დამუხტულ ნაწილაკთა რაოდენობა დაახლოებით ტოლია დადებითად დამუხტულ ნაწილაკთა რაოდენობისა) პლაზმისაგან. ატმოსფეროს იონიზიციის ხარისხი საგრძნობია უკვე 60 კმ-ის სიმაღლეზე ზღვის დონიდან და განუწყვეტლივ იზრდება სიმაღლის ზრდასთან ერთად.

იონოსფეროს სტრუქტურა

დამუხტულ ნაწილაკთა სიმკვრივის (N) მიხედვით იონოსფეროში გამოყოფენ D, Е და F ფენებს.

D ფენა

D ფენაში (60-90 კმ) დამუხტულ ნაწილაკთა კონცენტრაცია Nmax 10²—10³ სმ−3 რიგისაა. ეს არის სუსტი იონიზაციის არე. ამ გარემოს იონიზაციას ძირითადად იწვევს მზის რენტგენული გამოსხივება. მნიშვნელოვნად მცირე წვლილი შეაქვთ იონიზაციის დამატებით სუსტ წყაროებს: მეტეორიტებს, რომლებიც იწვიან 60-100 კმ სიმაღლეებზე, კოსმოსურ სხივებს, აგრეთვე მაგნიტოსფეროს მაღალი ენერგიის მქონე ნაწილაკებს (რომლებიც აღწევენ ამ ფენაში მაგნიტური ქარიშხლების დროს). D ფენისთვის დამახასიათებელია იონიზაციის ხარისხის მკვეთრი შემცირება ღამის საათებში.

Е ფენა

Е ფენაში (90-120 კმ) დამუხტულ ნაწილაკთა კონცენტრაცია Nmax~ 105 სმ−3. ვინაიდან იონიზაციის ძირითად წყაროს წარმოადგენს მზის მოკლეტალღოვანი გამოსხივება და ამასთანავე იონების რეკომბინაცია სწრაფად მიმდინარეობს, ამიტომ ამ ფენაში ელექტრონების კონცენტრაცია დღისით მნიშვნელოვნად აჭარბებს ღამის მნიშვნელობას, რომელიც ღამით 10³ სმ−3 -მდე ეცემა. ამ პროცესს ეწინააღმდეგებიან მუხტების დიფუზია F გარემოდან, რომელიც Е ფენაზე მაღლაა და მასში იონების კონცენტრაცია შედარებით მაღალია, და იონიზაციის ღამის წყაროები (მზის გეოკორონალური გამოსხივება, მეტეორები, კოსმოსური სხივები და სხვ.) . 100—110 კმ სიმაღლეებზე სპორადიულად წარმოიშვება ES ფენა, რომელიც მეტად თხელია (0,5-1 კმ), მაგრამ საკმაოდ მკვრივია. ამ ქვეფენის განსაკუთრებულ თვისებას წარმოადგენს ელექტრონების კონცენტრაციის მაღალი მნიშვნელობა (ne~105 სმ−3), რის გამოც იგი მნიშვნელოვან ზეგავლენას ახდენს საშუალო რადიოტალღებისა და ხშირად მოკლე რადიოტალღების გავრცელებაზეც, რადგანაც ხდება ამ ფენიდან აღნიშნული ტალღების არეკვლა. E ფენში თავისუფალი დამუხტული ნაწილაკების საკმაოდ მაღალი კონცენტრაციის გამო მათი მიმართული ერთობლივი მოძრაობა ქმნის ელექტრულ დენს, რომლის მაგნიტური ველი ურთიერთქმედებს რა დედამიწის მანგიტურ ველთან იწვევს დედამიწის მაგნიტური ველის დღე-ღამურ ვარიაციებს.

F ფენა

ამჟამად F გარემოს უწოდებენ მთელს იონოსფეროს 130—140 კმ-ზე მაღლა. იონების წარმოქმნის საუკეთესო პირობები 150—200 კმ-ის სიმაღლეებზეა. მაგრამ წარმოშობილი პლაზმა დიფუზიისა და იონების სიცოცხლის ხანგძლიობის შედარებით მაღალი მნიშვნელობის გამო გადანაწილდება და შედეგად ელექტრონებისა და იონების მაქსიმალური კონცენტრაცია დაიმზირება 250—400 კმ-ის სიმაღლეებზე. დღისით მზის მძლავრი ულტრაიისფერი გამოსხივების ზემოქმედებით სიმაღლის მიხედვით ელექრონული კონცენტრაციის განაწილებაში შეიმჩნევა საფეხურის მაგვარი წარმონაქმნი, რომელსაც უწოდებენ F1 ფენს (150—200 კმ). ეს ფენი მოკლე რადიოტალღების გავრღელებაზე მნიშვნელოვნად მოქმედებს.

F ფენის ზედა ნაწილს კი უწოდებენ F2 ფენს. აქ დამუხტულ ნაწილაკთა სიმკვრივე მაქსიმუმს აღწევს N ~ 105—106 სმ−3. იონოსფეროში დაბალ სიმღლეებზე ძირითადად მოლეკულური ჟანგბადის იონებია. სიმაღლის ზრდასთან ერთად მათი რაოდენობა მცირდება და იზრდება ატომური ჟანგბადის იონების რიცხვი. 400—1000 კმ სიმაღლეებზე უპირატესად ატომური ჟანგბადის იონებია. უფრო ზევით ძირითადად წყალბადის იონებია (პროტონები) და შედარებით მცირე რაოდენობით ჰელიუმის იონები.