Оглавление [Скрыть]
- 1 Ионосфера
- 1.1 История открытия ионосферы
- 1.2 Геофизика ионосферы
- 1.3 Слои ионизации
- 1.4 Слой D
- 1.5 Слой E
- 1.6 Структура ионосферы
- 1.7 Ионосферные модели
- 1.8 Постоянные отклонения от модели
- 1.9 Эфемерные возмущения ионосферы
- 1.10 Приложения
- 1.11 Ионосфера и радиоволны
- 1.12 Механизм преломления
- 1.13 Ионосферная коррекция GPS/GNSS
- 1.14 Другие области применения
- 1.15 Измерения ионосферы
- 1.16 Ионограммы и радары с некогерентным рассеянием
- 1.17 Радиозатмение GNSS
- 1.18 Показатели ионосферы
- 1.19 Магнитное поле Земли
- 1.20 Ионосферы других планет и спутников
- 1.21 Дополнительные ресурсы
- 1.22 Рекомендации и внешние ссылки
- 1.23 Полный текст статьи:
- 2 Ионосфера
Ионосфера
-
История открытия ионосферы
- Карл Фридрих Гаусс предположил существование электропроводящей области атмосферы в 1839 году.
- Гульельмо Маркони принял первый трансатлантический радиосигнал в 1901 году.
- Оливер Хевисайд предположил существование слоя Кеннелли-Хевисайда в 1902 году.
- Артур Эдвин Кеннелли открыл радиоэлектрические свойства ионосферы в 1902 году.
- В 1923 году было открыто распространение высокочастотного радиосигнала через ионосферу.
- В 1925 году наблюдения во время солнечного затмения показали влияние солнечного света на распространение радиоволн.
- В 1926 году Роберт Уотсон-Уотт ввел термин “ионосфера”.
- В 1947 году Эдвард В. Эпплтон получил Нобелевскую премию за подтверждение существования ионосферы.
- В 1962 году был запущен спутник Alouette 1 для изучения ионосферы.
-
Геофизика ионосферы
- Ионосфера – это оболочка из электронов и электрически заряженных атомов и молекул, окружающая Землю.
- Ионосфера простирается от высоты около 50 км до более чем 1000 км.
- Ионосфера существует за счет ультрафиолетового излучения Солнца.
- В термосфере атмосфера настолько разрежена, что свободные электроны могут существовать.
- Ионизация зависит от Солнца и его экстремального ультрафиолетового и рентгеновского излучения.
-
Слои ионизации
- Ночью слой F является единственным слоем со значительной ионизацией.
- В течение дня слои D и E становятся более ионизированными.
- Слой F2 сохраняется днем и ночью и ответственен за преломление и отражение радиоволн.
-
Слой D
- Слой D расположен на высоте от 48 до 90 км.
- Ионизация происходит за счет излучения альфа-водорода и солнечных вспышек.
- Среднечастотные и низкочастотные радиоволны значительно ослабляются в слое D.
- Во время солнечных протонных событий ионизация может достигать необычно высоких уровней, усиливая поглощение радиосигналов.
-
Слой E
- Слой Е расположен на высоте от 90 до 150 км.
- Ионизация происходит за счет ионизации молекулярного кислорода мягким рентгеновским и дальним ультрафиолетовым излучением.
-
Структура ионосферы
- Ионосфера состоит из слоев E, Es, F и верхней ионосферы.
- Слой E отражает радиоволны до 50 МГц, слой Es может отражать до 450 МГц.
- Слой F простирается от 150 до 500 км и отвечает за распространение радиоволн на большие расстояния.
-
Ионосферные модели
- Ионосферная модель описывает состояние ионосферы в зависимости от местоположения и времени года.
- Международная эталонная ионосфера (IRI) является наиболее широко используемой моделью.
-
Постоянные отклонения от модели
- Ионограммы показывают неоднородную структуру ионосферы.
- Зимняя аномалия и экваториальная аномалия влияют на ионизацию в слое F2.
-
Эфемерные возмущения ионосферы
- Солнечные вспышки и протоны вызывают временные возмущения ионосферы.
- Геомагнитные бури и молнии также влияют на ионосферу.
-
Приложения
- Ионосфера важна для радиосвязи и других приложений.
-
Ионосфера и радиоволны
- Ионосфера отражает радиоволны, направленные в небо, обратно к Земле.
- Метод “пропуска” используется для связи на международных расстояниях.
- Возвращающиеся радиоволны могут отражаться от поверхности Земли, увеличивая дальность действия.
-
Механизм преломления
- Радиоволны вызывают колебания электронов в ионосфере.
- Полная рефракция возможна при низкой частоте столкновений и высокой плотности электронов.
- Показатель преломления ионосферы меньше единицы, что приводит к отклонению электромагнитного “луча”.
-
Ионосферная коррекция GPS/GNSS
- Модель Клобучара используется для компенсации ионосферных эффектов в GPS.
- Модель NeQuick используется в Galileo для вычисления дальности задержки.
-
Другие области применения
- Исследуется электродинамический трос, использующий ионосферу для извлечения энергии.
-
Измерения ионосферы
- Используются пассивные наблюдения, радары и специальные приемники.
- Программа HAARP изменяет свойства ионосферы.
- Проект SuperDARN исследует высокие и средние широты.
-
Ионограммы и радары с некогерентным рассеянием
- Ионограммы показывают виртуальные высоты и критические частоты слоев ионосферы.
- Радары с некогерентным рассеянием работают на частотах выше критических, измеряя плотность и температуры ионов и электронов.
-
Радиозатмение GNSS
- Метод дистанционного зондирования, измеряющий электронное содержание и угол изгиба сигнальных трасс.
- Основные миссии: GRACE, CHAMP и COSMIC.
-
Показатели ионосферы
- Интенсивность солнечного излучения: F10.7 и R12.
- Геомагнитные возмущения: индексы A и K.
-
Магнитное поле Земли
- Измеряется по всей планете многими обсерваториями
- Данные обрабатываются и преобразуются в измерительные показатели
- Ежедневные измерения доступны с помощью Ap-индекса (PAI)
-
Ионосферы других планет и спутников
- Объекты с заметной атмосферой, такие как планеты и спутники, образуют ионосферы
- Ионосферы есть у Венеры, Марса, Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна
- Атмосфера Титана включает ионосферу высотой от 880 до 1300 км, содержащую соединения углерода
- Ионосферы также наблюдались на Ио, Европе, Ганимеде, Тритоне и Плутоне
-
Дополнительные ресурсы
- Аэрономия, геопространство, космическая физика
- Международная эталонная ионосфера, область ионосферного динамо
- Электрическое конвекционное поле магнитосферы, протоносфера, резонансы Шумана
- Радиационный пояс Ван Аллена, волновод Земля-ионосфера, затухающий
- Поглощение в ионосфере, мерцание ионосферы, распространение в пределах прямой видимости
- Сферы, Канадский геокосмический мониторинг, программа исследования высокочастотных активных полярных сияний
- Ионосферный нагреватель, индекс S4, мягкий гамма-ретранслятор, молния в верхних слоях атмосферы
- Установка для обогрева ионосферы в Суре, TIMED (Энергетика и динамика термосферы, ионосферы, мезосферы)
-
Рекомендации и внешние ссылки
- J. Лиленстен, П.-Л. Блелли: “Солнечное сияние на земле”, “Астрономия и метеорология космоса”
- П.-Л. Блелли, Д. Алькайде: Ионосфера, Справочник по солнечно-земной среде
- Герд, Пол и Норм Коэн, страница пользователя SWPC на радио
- Проект Amsat-Italia по распространению в ионосфере
- Архив данных о солнечной космической погоде и геомагнитных данных NZ4O
- Теория Распространения Радиосигнала NZ4O На 160 Метров
- Программа геомагнетизма Геологической службы США
- Британская энциклопедия, ионосфера и магнитосфера
- Текущие условия космической погоды, текущий поток солнечного рентгеновского излучения
- Сверхдвойная авроральная радиолокационная сеть, Европейская радиолокационная система некогерентного рассеяния