Іоносфера

ІОНОСФЕ́РА (від грец. ἰών — той, що йде, і сфера) — частково іонізована область верх­ньої атмосфери, що роз­ташована на висоті 50–1000 км над поверх­нею Землі. Існува­н­ня І. перед­бачили 1902 американський інженер А.-Е. Кен­нел­лі та британський фізик О. Хевісайд. Термін «І.» за­пропонував на межі 1920–30-х рр. британський фізик Р. — А. Вотсон-Ватт. Роз­різняють І. нижню (висота 50–90 км), середню (висота від 90 км до максимуму іонізації) та зовнішню (висота від максимуму іонізації до 1000 км). І. складається з областей D, E і F, які за­ймають діапазони висота 50–90, 90–150 і 150–1000 км від­повід­но. У цих областях виділяють шари C і D, спорадичний шар Es, шари F1 і F2. Концентрація електронів на нижній границі, в максимумі іонізації (висота 300–400 км) та на верх­ній границі І. складає близько 10⁵–10⁷, 10¹¹–10¹² і 10¹⁰–10¹¹ електронів/м³ від­повід­но у нічний і ден­ний час. Вільні електрони й іони в І. утворюються під дією ультрафіолетових, рентгенівських та корпускулярних ви­промінювань Сонця, галактичних космічних променів, а також висипа­н­ня високо­енергетичних частинок із радіаційного поясу Землі. Нічна іонізація під­тримується за рахунок роз­сіяного сонячного ви­промінюва­н­ня, потоків частинок із магніто­сфери та плазми з плазмо­сфери. Властивості І. сут­тєво змінюються упродовж доби, залежно від сезону, сонячної активності, висота, широти тощо. На висота 50–70 км, 80–150 км і 200–500 км пере­важають від­повід­но іони-кластери, O₂⁺ і NO⁺, а також O⁺; вище по­ступово стає сут­тєвою роль іонів He⁺ і H⁺. І. властиві гідро-, термо- й електродинамічні процеси. Основні процеси в І. — іонізація, рекомбінація, дифузійний транс­порт заряджених частинок. І. є елементом системи Земля–атмо­сфера–І.–магніто­сфера і за­знає на собі впливу інших під­систем, зокрема нейтральної атмо­сфери, плазмо­сфери, магніто­сфери, а також електричних і магнітних полів. Екс­периментально І. досліджують за допомогою геофізичних ракет, штучних супутників Землі та ди­станційного радіозондува­н­ня, а також активних методів. І. — середовище пошире­н­ня хвиль густини, акустичних і електромагнітних хвиль різних діапазонів (від 10^–3 до 10¹² Гц). В І. від­бувається заломле­н­ня, від­би­т­тя, по­глина­н­ня та роз­сія­н­ня хвиль; вона слугує ка­налом пере­дава­н­ня інформації за допомогою електромагнітних (радіо-) сигналів. І. виявлені на низці планет Сонячної системи. В Україні І. досліджують від кінця 1940-х рр. у Харківському університеті Повітряних Сил (В. Місюра та його учні Ю. Єрохін, Г. Ткачов, В. Новожилов та ін.), від початку 1950-х рр. — у Національному технічному університеті «Харківський політехнічний ін­ститут» (С. Брауде, Б. Кащеєв, В. Таран), від початку 1960-х рр. — в Ін­ституті радіофізики та електроніки НАНУ, Радіоастрономічному ін­ституті НАНУ (обидва — Харків; П. Бліох і його учні В. Без­родний, О. Ніколаєнко, Ю. Ямпольський та ін.), Харківському університеті (В. Місюра, Л. Чорногор та ін.), Харківському університеті радіо­електроніки (Б. Кащеєв), від 1990-х рр. — в Ін­ституті іоно­сфери НАНУ та Міністерства освіти і науки України (Харків; В. Таран і його учні І. Домнін та ін.), Київському університеті (В. Івченко, Г. Міліневський та ін.), Ін­ституті космічних досліджень НАНУ і НКАУ (Київ; О. Черемних). Українські вчені у спів­праці з закордон­ними фахівцями активно досліджують середньоширотну, антарктичну та арктичну І., а також пошире­н­ня радіохвиль у ній. В Україні виконано піонерські дослідже­н­ня І. за допомогою методів некогерентного роз­сія­н­ня (В. Місюра, В. Таран), часткових від­бит­тів і високочастотного доплерівського зондува­н­ня (В. Місюра, Л. Чорногор, Ю. Ямпольський) як у середніх широтах, так і в умовах Антарктиди та Арктики (Ю. Ямпольський), створено Центрально-європейську регіональну іоно­сферну модель (CERIM IION — М. Ляшенко, Л. Чорногор), роз­роблено низку проектів іоно­сферних штучних супутників Землі (В. Корепанов, О. Федоров, Ю. Ямпольський та ін.).