Как ионосфера взаимодействует с другими геосферными оболочками?

Наука и жизньНаука

Ионосфера: между космосом и землёй

Извержение вулкана Хунга, снятое камерой беспилотника. Источник: Tonga Geological Services

Ионосферу обнаружили не так уж давно, около ста лет назад. Хотя само предположение о существовании высокопроводящего атмосферного слоя высказал в 1839 году Карл Фридрих Гаусс, экспериментальные доказательства того, что вокруг Земли есть содержащая заряженные частицы оболочка, влияющая на радиосвязь, получили лишь в начале XX века*. Потом целая плеяда физиков занималась формированием современных представлений о структуре этого слоя. Сейчас внимание исследователей сфокусировано на взаимодействии ионосферы с другими геосферными оболочками.

* См. статью «Зачем греют небо. Мифы и правда», «Наука и жизнь» № 8, 2013 г.

Слово — доктору физико-математических наук Сергею Шалимову, заведующему лабораторией физики межгеосферных процессов Института физики Земли им. О. Ю. Шмидта.

Беседу ведёт Наталия Лескова.

Сергей Львович Шалимов.

— Сергей Львович, вы занимаетесь исследованиями процессов в ионосфере. Почему важно их изучать?

— Ионосфера — это верхняя часть атмосферы, газовой оболочки Земли. Она ионизована солнечным излучением, то есть помимо нейтральных атомов и молекул там есть электроны и ионы, отсюда и её название. По сути, это плазменная оболочка Земли.

Ионосфера начинается там, где ионизация уже влияет на распространение радиоволн: может происходить их отражение и преломление в плазме, а также рассеяние на неоднородностях электронной плотности. А у нас все коммуникации, вся связь построены на радиоволнах разного диапазона. В частности, через ионосферу проходят сигналы спутников глобальной навигационной системы. Несмотря на то, что частоты этих сигналов достаточно высокие и ионосфера влияет на них не так сильно, тем не менее она вносит свой вклад в распространение сигнала.

Нижняя часть ионосферы — это слабо ионизованная плазма. Если же подняться повыше, то мы обнаружим чисто плазменную оболочку, практически не содержащую нейтральных частиц. Там царят исключительно электроны и ионы, погружённые в геомагнитное поле. Это магнитосфера — магнитная оболочка Земли. Магнитное поле, которое генерируется в жидком ядре планеты, на поверхности близко к дипольному полю, то есть к полю обычного магнита. Представим, что такой магнит находится где-то близко к центру Земли, и тогда получится, что силовые линии магнитного поля выходят из одного полюса и входят в другой. Именно это дипольное поле обеспечивает защиту планеты от корпускулярных потоков солнечного ветра. Магнитная оболочка не даёт солнечному ветру проникнуть в нижние слои атмосферы, он как бы обтекает Землю. Вместе магнитосфера и нижележащая часть ионосферы защищают нас и от солнечной радиации, и от солнечного ветра. Основная часть жёсткой радиации поглощается именно в ионосфере. Это поглощение и приводит к ионизации атомов и молекул, то есть, собственно, и создаёт ионосферу.

Искажение сигналов со спутника из-за неоднородности ионосферы. Источник: AFRL, NASA (с изменениями)

— А как же озон, в чём его защитная роль?

— Озон, слой которого располагается в атмосфере ниже ионосферы, поглощает часть ультрафиолета, относительно жёсткую его составляющую. Но по сравнению с ионосферой — это немного.

— Что даёт изучение ионосферы на практике?

— Изучая ионосферу, определяют концентрацию заряженных частиц, получают полное электронное содержание и его вариации. А они говорят о том, какая ионосфера в данный момент над нами. В зависимости от того, что там происходит, мы можем, например, сказать, устойчива связь или нет. Есть примеры, когда неоднородности электронной плотности в ионосфере влияли на устойчивость радиосвязи. Если в верхней ионосфере образовалась дыра с резкими границами (имеется в виду область с пониженной электронной концентрацией), то на этих границах, согласно законам физики плазмы, генерируется плазменная турбулентность, которая приводит к мелкомасштабным неоднородностям электронной плотности — метровым, сантиметровым.И они очень сильно влияют на высокочастотные радиосигналы, рассеивая их. А, скажем, отсутствие связи в критические моменты может приводить и к трагическим последствиям.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Они живые и светятся Они живые и светятся

Зачем червям система биолюминесценции?

Наука и жизнь
Клиника, мать и два дитя Клиника, мать и два дитя

«Медея»: русский хоррор осваивает античный миф

Weekend
Видкун Квислинг, символ предательства Видкун Квислинг, символ предательства

Никто не получил такую порцию презрения при жизни и после, как Видкун Квислинг

Дилетант
Невозвращенец Невозвращенец

Один из первых политических эмигрантов Петровской эпохи — Авраам Веселовский

Дилетант
«Хранительница очага» «Хранительница очага»

Руками Голды Меир строилось государство Израиль. Один из символов Израиля

Дилетант
Отложенный успех: как Брендан Фрейзер вернулся в большое кино и выиграл «Оскар» Отложенный успех: как Брендан Фрейзер вернулся в большое кино и выиграл «Оскар»

Как Брендан Фрейзер вернулся в большое кино после более десятилетнего перерыва

Forbes
Млечный путь Млечный путь

Свиньи и дельфины — близкие родственники, а лошадь роднее собаке, чем корове

Вокруг света
Возвращение шедевров: как бренды тратят миллионы на спасение памятников культуры Возвращение шедевров: как бренды тратят миллионы на спасение памятников культуры

Как миллионы евро помогают восстанавливать исторические здания

Forbes
Правда ли, что в ванильное мороженое добавляют бобровую струю Правда ли, что в ванильное мороженое добавляют бобровую струю

Бобры полны сюрпризов!

ТехИнсайдер
Гормон роста: на что он влияет и почему нужен не только культуристам Гормон роста: на что он влияет и почему нужен не только культуристам

Зачем звезды делают уколы роста?

Правила жизни
Между нами, женщинами Между нами, женщинами

Эндометриоз: стоит ли переживать и можно ли избавиться от него навсегда

Лиза
Отрывок из нового романа Ксении Буржской «Пути сообщения» Отрывок из нового романа Ксении Буржской «Пути сообщения»

Глава из романа «Пути сообщения» — о сложном выборе ради спасения жизни другого

СНОБ
«Навеселе» «Навеселе»

Как люди хотели устроить пьянку, но построили цивилизацию

N+1
На балийской вилле На балийской вилле

В небольшой квартире удалось создать аутентичную атмосферу тропической виллы

Идеи Вашего Дома
Сколько вам лет: тест на внутренний возраст. Проверьте, отличается ли цифра в паспорте от результатов! Сколько вам лет: тест на внутренний возраст. Проверьте, отличается ли цифра в паспорте от результатов!

Как же определить, сколько лет вам на самом деле?

ТехИнсайдер
4 мифа о сексуальной жизни — проверьте себя 4 мифа о сексуальной жизни — проверьте себя

Наша сексуальная жизнь полна мифов

Psychologies
Екатерина Гусева: «Счастливый человек светится изнутри» Екатерина Гусева: «Счастливый человек светится изнутри»

Актриса Екатерина Гусева — о секретах своей красоты, молодости и оптимизма

Здоровье
Шаг в будущее Шаг в будущее

Предпрофессиональное образование: что нужно знать школьникам и их родителям?

Лиза
Кодекс ухода за лицом для женщин 50+: запомни эти 8 простых правил Кодекс ухода за лицом для женщин 50+: запомни эти 8 простых правил

Простая формула ухода за зрелой кожей, которая поможет повернуть время вспять

VOICE
Почему снятся кошмары Почему снятся кошмары

Устрашающие сны приходят ко всем, но многие их не помнят

Лиза
По следам героев фильма «Чебурашка» По следам героев фильма «Чебурашка»

Маршрут по локациям съемок «Чебурашки»: все их можно посетить за одну поездку!

Лиза
Шедевр разночтений: в чем феномен «Черного квадрата» Шедевр разночтений: в чем феномен «Черного квадрата»

«Черный квадрат» — одна из самых загадочных картин в истории

Правила жизни
Лучшие упражнения для любительниц каблуков, которые ты сможешь выполнять прямо дома Лучшие упражнения для любительниц каблуков, которые ты сможешь выполнять прямо дома

Самые простых способах спасти ноги после каблуков

VOICE
Как одеться на собеседование, чтобы тебя сразу взяли на работу Как одеться на собеседование, чтобы тебя сразу взяли на работу

Как подобрать костюм на собеседование?

Maxim
Иконы стиля. Как менялся идеал красоты в России Иконы стиля. Как менялся идеал красоты в России

Женские типажи, которые ярко воплощали свое время и понятие «русская красавица»

Лиза
Союз дела и денег. Оценка экономической устойчивости проектов в области социального предпринимательства | The Union of Business and Money. Evaluation of the Economic Sustainability of Social Entrepreneurship Projects Союз дела и денег. Оценка экономической устойчивости проектов в области социального предпринимательства | The Union of Business and Money. Evaluation of the Economic Sustainability of Social Entrepreneurship Projects

Модель оценки воздействия проектов в области социального предпринимательства

Позитивные изменения
Нитками вместо красок Нитками вместо красок

Журнал и картины Веры — нежные, чуть наивные, живые — соединились

Seasons of life
Как в России вынесли первый приговор за p2p-торговлю на криптобирже Как в России вынесли первый приговор за p2p-торговлю на криптобирже

Первое уголовное дело, связанное с p2p-торговлей

Forbes
Любовь на расстоянии: сближения не предвидится Любовь на расстоянии: сближения не предвидится

Отношения на расстоянии возвращают нас к буйным годам студенчества

VOICE
Сексуализация роботов из игры Atomic Heart: опасно ли это — мнение психолога Сексуализация роботов из игры Atomic Heart: опасно ли это — мнение психолога

Насколько опасна сексуализация в видеоиграх?

Psychologies
Открыть в приложении