Глава 2. Распространение радиоволн в ионосфере земли.

2.1. Состав и строение ионосферы.

Ионосферой называют ионизированную область атмосферы Земли, находящуюся на высотах км.

Процесс ионизации заключается в том, что над воздействием ультрафиолетового излучения Солнца, космических лучей, метеорных потоков нейтральные атомы и нейтральные молекулы расщепляются на положительные, отрицательные ионы и свободные электроны. Степень ионизации характеризуется электронной плотностью.

- это количество элементов в 1 см³.

Электронная плотность ионосферы меняется с высотой. Таким образом, ионосфера является средой неоднородной в зависимости от высоты в ионосфере меняется несколько максимумов электронной плотности, условно называемых слоями.

Слои принято обозначать символами D, E, F рис. 2.1.

Рис. 2.1

Из приведенного рисунка следует, что на высоте км имеется один основной максимум ионизации (слой F), выше и ниже которого электронная плотность убывает.

Область ионосферы ниже основного максимума ионизации называют внутренней ионосферой, а область ионосферы выше основного максимума – внешней ионосферой.

1. Слой D – является самым нижним ионосферным слоем, расположенным на высоте 60 – 80 км. Электронная плотность не превышает 10² 10³ эл/см³.

Слой D существует только в дневное время, с наступлением ночи он почти полностью исчезает. Плотность летом выше, чем зимой.

2. Слой E расположен на высоте км. Он наиболее устойчив к годовым и суточным изменениям и существует всегда зимой и летом, днем и ночью. Высота расположения слоя E практически мало меняется от времени суток и времени года. Электронная плотность днем – эл/см³, ночью - эл/см³.

3. Слой F расположен на высоте 250 – 400 км. Суточный и годовой ход ионизации этого слоя значительно сложнее слоя E. Электронная плотность наибольшая зимой в дневное время и равна (6 ) эл/см³, ночью электронная плотность не превышает эл/см³. Высота слоя уменьшается в дневные часы до км и увеличивается ночью до км.

В летнее время суточное изменение слоя имеет иной характер. В дневные часы слой F расщепляется на два слоя, один из которых – на высоте 200 – 300 км, – расположен на высоте 300 – 400 км.

Электронная плотность слоя достигает эл/см³, а электронная плотность слоя – эл/см³. В ночное время эти слои сливаются в один слой с электронной плотностью, не превышающей эл/см³ и высотой 300 км. Слой F очень неустойчив и подвержен сильным изменениям.

Кроме регулярных слоев (D, E, F) время от времени на высоте слоя E образуется сильно ионизированный спорадический слой (то есть нерегулярный) - . Его электронная концентрация в несколько раз превышает электронную плотность нормальной области Е. Этот слой занимает площадь примерно км² и может перемещаться со скоростью ( км/час. Спорадический слой чаще всего появляется в южных широтах летом в дневные часы.

Многолетние астрономические наблюдения за Солнцем показали, что его активность меняется с периодом 11 лет. При изменении солнечной активности меняется интенсивность ультрафиолетового и рентгеновского излучения, что отражается на ионизации атмосферы. Наиболее удобным критерием солнечной активности является среднегодовое относительное число солнечных пятен, называемое числом Вольфа. Ориентировочно этот максимум составляет 106 пятен.