Menu

2.1.3. Az ionoszféra

 

80 km feletti magasságban az ionoszféra található, amelynek felső határa hozzávetőleg 800 km-nél van; itt fokozatosan átmegy az interstelláris (csillagközi) térbe. Ezt az átmeneti tartományt exoszférának nevezik. Az ionoszférában igen sok elektromosan töltött részecske - ion és elektron - van. Ezek semleges gázmolekulákból ionizáció következtében jönnek létre.

 

 

2.1. ábra . Az atmoszféra alsó szakaszának rétegződése és hőmérséklet eloszlása

 

Ionizációt itt elsősorban a napsugárzás okoz; az ultraibolya és korpuszkuláris sugárzás. Ionizációt okozhatnak ezenkívül a kozmikus sugárzás, továbbá a meteoritok zápora (néhányszor 109 meteorit/nap).

Az atmoszféra felső rétegeit érő sugárzások energiája elegendő ahhoz, hogy a semleges gázmolekulák atomjaiból egy vagy több elektront kitaszítsanak, és így pozitív töltésű iont képezzenek. A szabad elektron semleges atomhoz vagy molekulához juthat, és ekkor negatív iont képez, vagy pedig egy pozitív ionnal egyesülve ismét semleges atom keletkezik. Ez utóbbi folyamatot rekombinációnak nevezzük. Az egységnyi térfogatban található szabad elektronok száma (e/cm3) a sugárzás intenzitásával arányos. Az elektromosan töltött részecskék jelenlétének következtében az atmoszféra felső rétege elektromosan vezetővé válik, és ilyenformán az elektromágneses hullámok bizonyos frekvenciatartományát képes visszaverni (reflektálni).

Kennelly és Heaviside már 1900-ban feltételeztek nagy magasságban egy ilyen elektromosan vezető réteget. Appleton és Barnett 1924-ben kísérleti úton kimutatták a Föld légkörének reflektáló tulajdonságát, s ezzel bizonyították Kennelly és Heaviside elméletét. Később a radar-elven alapuló mérésekkel sikerült kimutatni, hogy az atmoszférában nemcsak egy ilyen reflektáló tulajdonságú réteg található (Kennelly – Heaviside-réteg), hanem egy egész rétegrendszer. Az ionoszférával kapcsolatos ismereteinket újabban olyan mérési adatok alapján egészíthettük ki és pontosíthattuk, amelyeket geofizikai rakéták és mesterséges bolygók szolgáltattak.

Az ionoszféra elektronsűrűség-eloszlásának néhány maximuma van. 40 és 80 km közötti magasságban a D-réteg alakul ki napközben, majd az éjszaka folyamán eltűnik. E felett helyezkedik el az E-réteg (a tulajdonképpeni Kennelly-Heaviside réteg), amelyben a maximális elektronsűrűség 110...130 km magasságban van. A még feljebb fekvő F-réteg (Appleton-réteg) nyáron a nappali órákban F1 és F2 rétegekre hasad. Az ionizáció maximuma az F1 rétegnél 200...230 km magasságban van, míg az F2 rétegnél 300...400 km magasságban. Az ionizáció mértéke (elektronsűrűség) rétegről-rétegre növekszik és maximális értékét az F2 rétegen kb. 400 km magasságban éri el. E felett az ionizáció mértéke gyorsan csökken, míg végül teljesen megszűnik.

Az ionoszféra szerkezetének legújabb vizsgálatai alapján tulajdonképpen nem is beszélhetünk rétegekről, mivel a különböző elektronsűrűségű tartományok közötti átmenetek egymásba folynak. A réteges szerkezet elmélete azonban az elmúlt évtizedekben szilárd fogalommá vált, ezért használata továbbra is indokolt.

A 2.2. ábrán a Föld légkörének ismertetett szerkezete látható. Minthogy az ionoszféra folytonos állapotváltozásoknak van kitéve, a 2.2. ábrán vázolt elrendezés nem tekinthető egymáson elhelyezkedő rétegek merev rendszerének: az ionizáció mértéke folytonosan változik az év- és napszak, a naptevékenység, a földrajzi szélesség és még egyéb tényezők függvényében.

 

2.2. ábra. Az atmoszféra felső szakaszának rétegződése

 

A sztratoszféra
Tartalom
Felületi és térhullámok