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

Пассажир на гиперзвуке Пассажир на гиперзвуке

Первый в истории самолет, который обещает преодолеть скорость звука на водороде

ТехИнсайдер
Минет: идеи и навыки для большего удовольствия Минет: идеи и навыки для большего удовольствия

Чему учат на тренингах по технике секса?

Psychologies
Литва от моря и до моря Литва от моря и до моря

История Литвы: от первого правителя до образования Речи Посполитой

Дилетант
Как понять, что у тебя гормональный дисбаланс: 6 изменений тела, которые должны насторожить Как понять, что у тебя гормональный дисбаланс: 6 изменений тела, которые должны насторожить

Расстройства в гормональной сфере могут быть удивительно разнообразны

VOICE
Теория игр Теория игр

Прав ли сказавший, что наша жизнь – игра?

Вокруг света
Режиссер и продюсер Бауддхаян Мукхерджи: Мы в неоплатном долгу перед русскими мастерами Режиссер и продюсер Бауддхаян Мукхерджи: Мы в неоплатном долгу перед русскими мастерами

Бауддхаян Мукхерджи — о том, что общего между российским и индийским кино

СНОБ
Биполярное судно Биполярное судно

«Иван Фролов»: самое большое в мире научно-экспедиционное судно ледового класса

ТехИнсайдер
5 популярных фильмов и сериалов, которые зародились в YouTube 5 популярных фильмов и сериалов, которые зародились в YouTube

Сериалы по мотивам видеоблогов — самое спорное достижение цивилизации

Maxim
Что можно сажать в марте: ранняя подготовка к богатому урожаю Что можно сажать в марте: ранняя подготовка к богатому урожаю

Март — идеальный месяц для посадки некоторых культур

ТехИнсайдер
Миротворческий работник Миротворческий работник

Марина Алексеева: метаморфозы реальности

Weekend
Завтра была она Завтра была она

«Актрисы»: новый сериал Паулины Андреевой и Федора Бондарчука

Weekend
Смертная уборка: мудрая шведская система наведения порядка, которая легче и понятнее, чем метод Мари Кондо Смертная уборка: мудрая шведская система наведения порядка, которая легче и понятнее, чем метод Мари Кондо

Дёстеднинг — шведское изобретение для обеспечения комфорта в доме

VOICE
На изящном: история скандальной картины «Происхождение мира» Гюстава Курбе На изящном: история скандальной картины «Происхождение мира» Гюстава Курбе

«Происхождение мира»: почему эта картина Гюстава Курбе вызвала такой ожиотаж?

Правила жизни
Умер актер сериала «Баретта» Роберт Блейк, чья карьера рухнула из-за убийства жены Умер актер сериала «Баретта» Роберт Блейк, чья карьера рухнула из-за убийства жены

Роберт Блейк жил отшельником после трагедии с женой

VOICE
ООН: человечество должно изменить свое отношение к использованию воды ООН: человечество должно изменить свое отношение к использованию воды

Генеральный секретарь ООН обратился к миру с призывом сохранить водные ресурсы

ТехИнсайдер
Самые уродливые внедорожники всех времён и народов Самые уродливые внедорожники всех времён и народов

Внедорожники, которые своим внешним видом могут превратить вашу жизнь в хоррор

4x4 Club
ELSEA: «Не хочу быстрой популярности» ELSEA: «Не хочу быстрой популярности»

ELSEA рассказала о себе и своих первых шагах в музыке

ЖАРА Magazine
7 простых шагов для борьбы со стрессом и усталостью после зимы 7 простых шагов для борьбы со стрессом и усталостью после зимы

Усталость сигнализирует, что пора что-то поменять в своей жизни

Правила жизни
Посмотрите, каким может быть транспорт в 2050 году! Хотите такое будущее? Посмотрите, каким может быть транспорт в 2050 году! Хотите такое будущее?

Американский эксперт рассказал, каким будет будущее транспорта 2050 года

ТехИнсайдер
Монархист во главе республики Монархист во главе республики

Гинденбург и представить себе не мог, что превратится в общенациональный символ

Дилетант
Русские красавицы, покорившие сердца голливудских звезд Русские красавицы, покорившие сердца голливудских звезд

Не зря говорят, что в России самые красивые женщины!

VOICE
Трагическая история сестер-супермоделей 90-х Ники и Крисси Тейлор Трагическая история сестер-супермоделей 90-х Ники и Крисси Тейлор

Что скрывалось за ранним успехом Ники и Крисси Тейлор?

VOICE
«В молекуле от безумия» «В молекуле от безумия»

Истории о том, как ломается мозг

N+1
Как человеку работать рядом с роботом? Учимся внедрять ИИ в производственный процесс Как человеку работать рядом с роботом? Учимся внедрять ИИ в производственный процесс

Стоит ли опасаться того, что роботы окончательно заменят человеческий труд?

ТехИнсайдер
Мужчина потерял память после автокатастрофы, но вспомнил все благодаря песне из 80-х Мужчина потерял память после автокатастрофы, но вспомнил все благодаря песне из 80-х

Волшебная и лечебная сила музыки поражает!

ТехИнсайдер
Больше алкоголя и наркотиков - больше креативности? Ученые дали исчерпывающий ответ Больше алкоголя и наркотиков - больше креативности? Ученые дали исчерпывающий ответ

Что оказывает большее влияние на художественный результат?

ТехИнсайдер
В чем разница между оливками и маслинами. Дело не только в цвете В чем разница между оливками и маслинами. Дело не только в цвете

Что такое маслины и чем они отличаются от зеленых оливок?

ТехИнсайдер
Перерыв на кофе Перерыв на кофе

7 секретов приготовления кофе, которые знают бариста, а теперь и ты

Лиза
Постоянно проверяете соцсети и мессенджеры? Вероятно, у вас синдром FOMO Постоянно проверяете соцсети и мессенджеры? Вероятно, у вас синдром FOMO

Синдром упущенной выгоды испытывает более 80% жителей крупных городов

Psychologies
Сезонная аллергия: как выявить и вылечить — советы врача аллерголога-иммунолога Сезонная аллергия: как выявить и вылечить — советы врача аллерголога-иммунолога

Какие бывают проявления у сезонной аллергии? Что влияет на ее развитие?

Psychologies
Открыть в приложении