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 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

Рекомендована література

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.