A | B | C | D | E | F | G | H | CH | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
Az ionoszféra a felső légkörnek a nap sugárzása által ionizált tartománya. Nagyjából a felszín fölött 80 km magasságban kezdődik.
A felső atmoszféra nagyrészt semleges atomokból és molekulákból áll, ezt a réteget termoszférának nevezzük. A termoszférán belül az ionizált gáz mennyisége érezhetővé válik, és az ionoszférának nevezett réteget alkotja. A termoszféra és az ionoszféra átlapolja egymást, de mivel két különböző részecskefajtát tartalmaznak (semlegest, illetve elektromosan töltöttet), ezért külön fogalomként kezeljük őket, mivel ami az egyik felépítését és mozgását befolyásolja, az a másikra általában hatástalan. Ugyanakkor a kétféle réteg csatolásban van egymással, mert részecskéik ütközhetnek.
Mivel a termoszféra és az ionoszféra viselkedése nagyban befolyásolja a rádióhullámok terjedését és az alacsony pályás műholdakat, ezért ezek tanulmányozása döntő az űridőjárás szempontjából.
Az ionoszféra keletkezése
A Föld felső légkörében a semleges részecskék sűrűsége elegendően alacsony, így a semleges részecskékből az ionizálás során felszabaduló szabad elektronok elegendő ideig megmaradnak, mielőtt újra rekombinálódnának.
Az ionizáció az a folyamat, melynek során elektromosan semleges atom vagy molekula pozitív vagy negatív töltésű lesz, annak megfelelően, hogy elektront veszít vagy elektront vesz fel a környezetéből. A Föld felső légkörében sokkal gyakrabban jönnek létre pozitívan töltött ionok (elektron eltávolításával), mint negatív töltésűek (elektron felvételével). Ezeket az elektronokat vagy a Napból származó nagy energiájú fotonok (többnyire UV- és röntgensugarak) „ütik ki”, vagy gyors részecskék semleges gázzal való ütközése során jönnek létre.
300 km-es magasságban vannak legnagyobb sűrűségben a szabad elektronok és ionok. Ezt a réteget nevezzük ionoszférának. Mivel az ionizációt a Nap elektromágneses sugárzása hozza létre, ezért a Föld nappali oldalán van a legnagyobb sűrűsége az ionoszférának. Azonban az éjszakai oldalon sem szűnik meg teljesen az ionoszféra, mivel az elektronok és ionok rekombinációs ideje összemérhető a Föld forgási periódusidejével. A rekombináció sebessége függ a sűrűségtől, ezért alacsony magasságokban gyorsabb, és sebessége kisebb a magasság növekedésével. Az ionizálás egy dinamikus folyamat, melyben a ionok keletkezése és megszűnése folyamatosan zajlik.
Az ionoszféra felépítése
Az ionoszféra több rétegre osztható fel a rétegekben található molekulák sűrűsége alapján.
A legalsó, a „D” régió nagyjából 50 és 90 km között helyezkedik el. Az ionizáció fő forrása a D-régióban az UV-sugárzás, ami a nitrogén-monoxid (NO) molekulákra hat. Nap maximum esetén a Napból eredő kemény röntgensugarak ionizálják a levegőben lévő nitrogént és oxigént. Ezen felül a kozmikus sugarak is hatással vannak erre a területre. Mivel a semleges atomok sűrűsége nagy ebben a tartományban, a rekombináció gyorsan lejátszódik. Emiatt a D-régió főképp nappal létezik, bár a kozmikus sugarak az éjszakai oldalon is létrehoznak egy „maradék” ionizációt. Az ionizáció a D-régióban a legkisebb az ionoszféra régiói közül. A napviharok nagy mennyiségű röntgensugárzást bocsáthatnak ki, ami hirtelen megnöveli az ionizáció mértékét. Ezt hirtelen ionoszféra-viharnak nevezzük (angolul: sudden ionospheric disturbance - SID). A D-régió fontos szerepet játszik a rövidhullámú (RH) rádiós összeköttetésekben, mert elnyeli a rádióhullámokat. SID esetén a D-régióban zajló ionizáció olyan heves lehet, hogy a RH-rádiósávban lehetetlenné teszi a kommunikációt.
A magassággal felfelé haladva az E-régió következik (ezt eredetileg Kennelly-Heaviside rétegnek nevezték a felfedezők nevéről). Ez 90 és 120 km között helyezkedik el. Főleg lágy röntgensugarak és UV-sugárzás hozza létre, amik az oxigénmolekulákra hatnak. Az E-régió legnagyobb sűrűsége kb. 100-szorosa a D-régió legnagyobb sűrűségének, mert a rekombináció itt jóval lassabb. A D-régióhoz hasonlóan az E-réteg is gyengül az éjszaka folyamán, illetve magasabbra tolódik. A Napból származó fotonok mellett az ionizáció forrása a nagy energiájú részecskék áramlása az atmoszférába. Ez a sugárzás főleg a nagyobb magasságokban jut nagyobb szerephez. Az ionizáció látható fény kibocsátását is eredményezi, ezt nevezzük sarki fénynek.
Van még egy másik, átmeneti forrása is az ionizációnak az E-régió magasságában, aminek létrejöttében szerepet játszik a semleges atmoszféra mozgása, az északi fény körüli elektromos mező és a légkörbe belépő meteorok, amik felizzanak és az őket körülvevő semleges gázt ionizálják, ezzel a nyomvonalukon egy hosszú ionizációs csíkot hoznak létre. Az ilyen csíkokat szporadikus E-rétegnek nevezik (görögül szporadikus: szórványos, helyenként előforduló). A szporadikus E-réteg létrejötte a földrajzi szélességtől is függ. Hatása néhány perctől néhány óráig tarthat. Mivel az így létrejövő réteg jól visszaveri a nagyfrekvenciás rádióhullámokat, ezért ilyenkor a megszokottnál jóval nagyobb távolságú összeköttetés is lehetséges.
Az ionoszféra legsűrűbb területe az F-régió (gyakorlatilag a teljes magnetoszféra), ez 120 és 300 km között található. E fölött a sűrűség lassan csökken, és átmegy a plazmaszférának nevezett tartományba. Az átmenet nagyjából az 1000 km-es magasságba tehető, ahol az alacsonyabb légrétegben lévő ionoszférában domináló oxigénionok helyét átveszik a nagyobb magasságban elhelyezkedő plazmaszférát alkotó hidrogénionok. A területen lévő atomos oxigént extrém UV-sugarak gerjesztik.
Az F-réteg ionizációja is csökken az éjszaka folyamán, de kisebb mértékben, mint a D- vagy E-rétegeké, mivel ebben a magasságban a rekombináció sebessége kisebb. Ez annak a következménye, hogy az atomos ionok lassabban rekombinálódnak, mint a molekuláris ionok. A nappal során a megnövekedett fotoionizáció következtében az F-réteg további két rétegre osztható; az F-2 rétegben nagyobb a sűrűség, mint az F-1 rétegben.
Az ionoszféra periodikusan változik, mivel fő forrása, a Napból eredő UV- és röntgensugárzás erőssége a Nap pozíciójának függvénye. Amikor a Nap közvetlenül a megfigyelő feje fölött van, a felső légkört elérő napsugárzás a legnagyobb erősségű. Ha a megfigyelő elmozdul akár az észak-déli égtájak irányában, akár a bolygó éjszakai oldala felé, a sugárzás ereje csökken, mert a Napból a Földre érkező sugarak beesési szöge kisebb lesz.
Lásd még
Források
- Mark Moldwin: An Introduction to Space Weather (2008), Cambridge University Press, ISBN 978-0-511-39304-4 eBook (EBL)
|
A lap szövege Creative Commons Nevezd meg! – Így add tovább! 3.0 licenc alatt van; egyes esetekben más módon is felhasználható. Részletekért lásd a felhasználási feltételeket.
Analóg multiméterek túlterhelés elleni védelme
Egyenáram
Egyenáram mérése
Egyenirányítós lengőtekercses műszer
Elektromágnes (fizika)
Elektromos feszültség
Elektromos térerősség
Fáziseltolódás
Fázismutató
Fajlagos ellenállás
Feszültséggenerátor
Feszültségváltó
Forgó mágneses tér
Háromfázisú hálózat
Hőelektromosság
Hatásos ellenállás
A lap szövege Creative Commons Nevezd meg! – Így add tovább! 3.0 licenc alatt van; egyes esetekben más módon is felhasználható. Részletekért lásd a felhasználási feltételeket.