13.1.2. Структура іоносфери

Дослідження стану іонізації верхніх шарів атмосфери показало, що в ній є декілька іонізованих областей, які плавно переходять одна в іншу. Залежність електронної концентрації від висоти вдень та вночі показано на рис. 13.3.

Вдень, особливо влітку, є чотири максимуми ступеня іонізації, які отримали назву відповідних областей: (60 – 80 км),(100 – 120 км),(180 – 200 км) та(250 – 450 км). Інколи ці області називають шарами. Наявність чотирьох максимумівможна пояснити тим, що атмосфера неоднорідна за висотою та її властивості залежать від часу доби та пори року.

Шар– найнижчий іоносферний шар на висоті 60-80 км. Електронна густина його не перевищує 10³-10⁴ел/см³, крім того в ньому є велика кількість іонів з негативним зарядом, приблизно 10⁸іон/см³. Густина іоносфери на цих висотах ще велика, що обумовлює поглинальні властивості цього шару. В літні місяці електронна густина шару вища, ніж в зимні.

Шар– перший шар, який відкрито дослідниками. Він є на висоті 100-120 км, електронна густина цього шару вдень досягаєел/см³. Основним іонізувальним фактором є ультрафіолетове випромінювання Сонця. Характерною особливістю шарує стабільність.

Рисунок 13.3. Розподіл електронної густини іоносфери

вдень вночі

Шар – основний максимум електронної густини,–на висоті 250-400 км. Висота шарузменшується вдень до 220-400 км та збільшується вночі до 300-330 км. Влітку вдень шаррозділяється на два:та. В області шаруелектронна густина суттєво змінюється й досягає приблизно 10⁶ ел/см³. Іонізація шарузалежить не лише від ультрафіолетового випромінювання Сонця, а й від потоку заряджених частинок, на траєкторію яких впливає магнітне поле Землі. Шар є основним, який відбиває короткі хвилі, що забезпечує радіозв’язок на далекі відстані.

Після заходу Сонця, внаслідок процесу рекомбінації, шар зникає разом із виступом, що характеризує область( це показано на рис. 13.3 штриховою лінією). Вночі іоносфера складається із двох іонізованих областей:та. В той час, як області, та є достатньо стійкими та стабільними утвореннями електронну концентрацію у яких однозначно визначає висота Сонця за максимальних значень в обідні часи. Шар – нестійкий та зазнає випадкових змін.

Крім того існує спорадичний шар , який випадково з’являється на висотах 90-110 км. Це скупчення іонізованого газу набагато більшої електронної густини, ніж густина навколишнього середовища на тій же висоті, яке може з’являтись в будь-який момент часу та існує декілька годин. Він може виникати на різних висотах. За наявності спорадичного шару є можливий дальній радіозв’язок, бо цей шар добре відбиває радіохвилі.

Стан областей іоносфери детерміновано оцінити неможливо, тому вплив на неї інших факторів з’ясуємо нижче.

13.1.3. Добові, сезонні, одинадцятирічні змінення стану іоносфери

Стан іоносфери визначає сонячна активність. Взаємне розташування Землі і Сонця змінюється протягом доби, року. Приблизний графік, що ілюструє добовий хід електронної концентрації для шарів танаведено на рисунку 13.4. Взимку (рис. 13.4а,б) о 12-ій годині дня Сонце є найбільш активним, цим і пояснюється максимум іонізації опівдні. Мінімуми іонізації – в ранкові та вечірні часи, коли іонізація припиняється. Влітку (рис. 13.4а,б) шар має два максимуми. Другий максимум обумовлено підніманням нагрітих шарів повітря, що підвищує концентрацію іонів у шарі.

Рисунок 13.4. Добове змінення електронної концентрації для шарів та: