 |
На рис. 10.1 представлен приблизительный высотный ход концентрации электронов в ионосфере. Указаны также основные источники ионизации в дневное время и ионный состав для различных областей. Очень четко выраженный и легко выявляемый на высоте порядка 120 км слой был назван слоем Е. Второй, расположенный выше, - слоем F. Этот слой давал несколько отражений радиосигналов и впоследствии был подразделен на F1 и F2. А вот вывод о существовании области D под слоем Е, был сделан на основе наблюдений поглощения радиоволн, отраженных от Е и F, поскольку сам слой D отражения не дает (мало электронов).
Иногда вблизи слоя Е наблюдались нерегулярные слои повышенной ионизации, получившие название спорадический слой Е - Es. В этих слоях, как правило, присутствуют ионы металлов (Mg+, Fe+, Na+, K+), образующиеся из метеорного вещества.
Первоначальная идея о существовании резко ограниченных слоев не подтвердилась и была заменена представлением о более или менее четко выраженных протяженных областях. На самом деле существует одна единственная ионосферная область с хорошо выраженным максимумом электронной концентрации F2; остальные «слои» (F1, E) соответствуют локальным максимумам концентрации или изменениям градиента электронной концентрации (слой D).
Концентрация ионов в ночное время уменьшается приблизительно на два порядка ввиду выключения основных источников ионизации (см. рис. 10.2), почти сохраняя качественный ход зависимости от высоты. Она также варьирует в зависимости от солнечной активности: в годы высокой активности Солнца приблизительно на порядок увеличивается.
Рис. 10.2 Ночь-день и солн.активность???
Более детальные характеристики отдельных областей:
Область D - 60-90 км: заметный уровень ионизации (концентрация электронов около 102-103 см-3) здесь существует только в дневные часы. В области D в среднем ионизирована 1 из 1011 молекул.
Область Е – 90-140 км: концентрация электронов на 2 порядка выше (около 105 см-3 в дневное время).
Область F1 имеет максимум на высоте приблизительно 200 км в дневное время и практически отсутствует ночью. Концентрация электронов составляет 2.5-4·105 см-3 .
Область F2 менее стабильна и особенно чувствительна к уровню солнечной активности. Обычно считается, что максимум концентрации электронов в F2 находится на высоте 300 км, хотя он может смещаться в пределах 200-400 км. В области F2 один ион приходится уже приблизительно на 103 нейтральных молекул и атомов.
Иногда говорят, что ниже 60 км имеется область С, хотя надежных доказательств в пользу этого нет.
Каждая область ионосферы характеризуется своим особенным механизмом исчезновения электронов (а также специфическими характеристиками процессов ионизации, включая характеристики ионизирующих излучений и состав образующихся ионов). В области D очень существенны реакции тройных соударений и реакции с отрицательными ионами, а также электронное прилипание и отлипание. А в области F один из важнейших механизмов потерь электронов – диссоциативная рекомбинация, например,
NO++e→N+O.
К тому же в верхней атмосфере (h>200-250 км) сравнимыми со скоростями потерь электронов в химических реакциях становятся скорости диффузии ионов и электронов (амбиполярная диффузия[4]).
Весьма сложны и изменчивы воздушные течения на высотах ионосферы. В области Е зональный ветер направлен с востока на запад зимой и с запада на восток летом. Это объясняется более теплой полярной атмосферой на высотах 80-100 км зимой по сравнению с соответствующей экваториальной областью. Меридиональная компонента ветра на этих высотах нерегулярна. Зимой ветер в среднем на всех широтах дует к экватору. Летом – только в низких широтах, а в высоких ветер чаще дует к полюсам.
Выше 200 км начинают проявляться суточные колебания направления ветра. В среднем он направлен к полюсу в полдень и к экватору ночью. Это можно представить как растекание воздуха из области послеполуденного вздутия к самой холодной части атмосферы (в области раннего утра).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
