Іоносфера

Визначення і загальна характеристика

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 амер. інж. А.-Е. Кен­нел­лі та британ. фізик О. Хевісайд. Термін «І.» за­пропонував на межі 1920–30-х рр. британ. фізик Р. — А. Вотсон-Ватт. Роз­різняють І. нижню (вис. 50–90 км), середню (вис. від 90 км до максимуму іонізації) та зовн. (вис. від максимуму іонізації до 1000 км). І. складається з областей D, E і F, які за­ймають діапазони вис. 50–90, 90–150 і 150–1000 км від­повід­но. У цих областях виділяють шари C і D, спорадич. шар Es, шари F1 і F2. Концентрація електронів на нижній границі, в максимумі іонізації (вис. 300–400 км) та на верх. границі І. складає бл. 10⁵–10⁷, 10¹¹–10¹² і 10¹⁰–10¹¹ електронів/м³ від­повід­но у нічний і ден­ний час. Вільні електрони й іони в І. утворюються під дією ультрафіолет., рентґенів. та корпускуляр. ви­промінювань Сонця, галакт. косміч. променів, а також висипа­н­ня високо­енергет. частинок із радіац. поясу Землі. Нічна іонізація під­тримується за рахунок роз­сіяного соняч. ви­промінюва­н­ня, потоків частинок із магніто­сфери та плазми з плазмо­сфери. Властивості І. сут­тєво змінюються упродовж доби, залежно від сезону, соняч. активності, вис., широти тощо. На вис. 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. Осн. процеси в І. — іонізація, рекомбінація, дифузій. транс­порт заряджених частинок. І. є елементом системи Земля–атмо­сфера–І.–магніто­сфера і за­знає на собі впливу ін. під­систем, зокрема нейтрал. атмо­сфери, плазмо­сфери, магніто­сфери, а також електрич. і магніт. полів. Екс­периментально І. досліджують за допомогою геофіз. ракет, штуч. супутників Землі та ди­станц. радіозондува­н­ня, а також активних методів. І. — середовище пошире­н­ня хвиль густини, акуст. і електромагніт. 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 електромагніт. (радіо-) сигналів. І. виявлені на низці планет Соняч. системи. В Україні І. досліджують від кін. 1940-х рр. у Харків. університеті Повітр. Сил (В. Місюра та його учні Ю. Єрохін, Г. Ткачов, В. Новожилов та ін.), від поч. 1950-х рр. — у Нац. тех. університеті «Харків. політех. ін­ститут» (С. Брауде, Б. Кащеєв, В. Таран), від поч. 1960-х рр. — в Ін­ституті радіофізики та електроніки НАНУ, Радіоастрон. ін­ституті НАНУ (обидва — Харків; П. Бліох і його учні В. Без­родний, О. Ніколаєнко, Ю. Ямпольський та ін.), Харків. університеті (В. Місюра, Л. Чорногор та ін.), Харків. 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.), Київ. університеті (В. Івченко, Г. Міліневський та ін.), Ін­ституті косміч. досліджень НАНУ і НКАУ (Київ; О. Черемних). Укр. вчені у спів­праці з закордон. фахівцями активно досліджують середньоширотну, антарктичну та арктичну І., а також пошире­н­ня радіохвиль у ній. В Україні виконано піонер. дослідж. І. за допомогою методів некогерент. роз­сія­н­ня (В. Місюра, В. Таран), частк. від­бит­тів і високочастот. доплерів. зондува­н­ня (В. Місюра, Л. Чорногор, Ю. Ямпольський) як у серед. широтах, так і в умовах Антарктиди та Арктики (Ю. Ямпольський), створ. Центр.-європ. регіон. іоно­сферну модель (CERIM IION — М. Ляшенко, Л. Чорногор), роз­роблено низку проектів іоно­сфер. штуч. супутників Землі (В. Корепанов, О. Федоров, Ю. Ямпольський та ін.).

Літ.: H. Rishbeth, O. K. Garriott. Introduction to Ionospheric Physics. New York, 1969; Альперт Я. Л. Рас­пространение электромагнитных волн и ионо­сфера. Москва, 1972; Блиох П. В. и др. Глобальные электромагнитные резонансы в полости Земля–ионо­сфера. К., 1977; Без­родный В. Г. и др. Флуктуации сверхдлин­ных радиоволн в волноводе Земля–ионо­сфера. Москва, 1984; Брюнел­ли Б. Е., Намгаладзе А. А. Физика ионо­сферы. Москва, 1988; Электромагнитные проявления геофизических эф­фектов в Антарктиде. Х., 2005; Чорногор Л. Ф. Нелінійна радіофізика. Х., 2006; Його ж. Ди­станцион­ное радиозондирование атмо­сферы и космоса. Х., 2009.

Л. Ф. Чорногор

Завантажити статтю