Ionosféra
Author
Albert FloresIonosféra je vrstva atmosféry Země, která se nachází mezi troposférou a mezosférou. Je to oblast, kde se nachází ionizované částice, které jsou výsledkem působení slunečního záření na molekuly atmosféry. Ionosféra je důležitá pro radiovou komunikaci, protože zde dochází k odrazu rádiových vln zpět na Zemi. Tato vrstva atmosféry se mění v závislosti na denní době a sezóně, a to kvůli působení slunečního záření. Ionosféra je také důležitá pro pobyt družic ve vesmíru, protože působí jako ochranný štít proti slunečnímu záření. Výzkum ionosféry je důležitý pro pochopení atmosféry Země a také pro technologické aplikace ve spojení a navigaci.
Ionosféra má schopnost odrážet radiové vlny zpět k povrchu. Ionosféra je ionizovaná část atmosféry významně ovlivňující šíření elektromagnetických signálů. Je složena z neutrálního plynu, iontů a elektronů. Má velký význam pro šíření krátkých radiových vln, které se od ní mohou odrážet a tím se šíří daleko od vysílače. Ovlivňuje však i šíření dalších signálů, zpomaluje např. průchod signálů z globálních družicových polohových systémů, jako jsou systémy Global Position System či Galileo. Nachází se v oblastech mezosféry a termosféry. Spodní okraj ionosféry je ve výšce asi 60 km (den), 95 km (noc), v horní části pak ionosféra ve výšce cca 700-1000 km postupně přechází do plazmasféry. V ionosféře se v nejnižších oblastech (vrstva D) vyskytují tzv. klastry - velké ionty zejména H+·(H2O)n, výše (vrstva E) převažují ionty O2+ a NO+ a ve vrstvě F je dominantním iontem atomární O+. V plazmasféře již dominují ionty lehkých plynů H+ a He+.
Koncentrace volných elektronů v ionosférickém plazmatu je dána dvěma navzájem protichůdnými procesy: ionizací neutrálních částic a rekombinací iontů. K ionizaci dochází působením jednak kosmického záření, jednak pomocí záření odpovídající čáře Lyman-α Lymanovy série, ultrafialového a rentgenového záření Slunce na molekuly atmosférických plynů, především kyslíku (O2, O) a dusíku (N2). +more Dochází i ke vzniku záporných iontů v důsledků záchytu elektronů neutrálními částicemi.
Zvrstvení ionosféry
S výškou klesá koncentrace (a v oblasti heterosféry se mění i poměr jednotlivých složek) atmosférických plynů. Naopak stoupá intenzita slunečního záření, které je vrchními oblastmi atmosféry stíněno. +more Kombinací těchto faktorů dochází ke vzniku ionosférického zvrstvení. Směrem od země vzhůru nazýváme tyto vrstvy D, E, F1 a F2.
Vrstva D
Vrstva D je nejnižší ionosférická vrstva, zhruba ve výškách mezi 50-90 km. Ionizovány jsou molekuly NO zářením na čáře Lyman-α Lymanovy série (121,5 nm), dále molekuly N2 a O2 pomocí rentgenového záření. +more Dochází i k záchytu elektronů a ke vzniku záporných iontů. V noci v této vrstvě rychle klesá koncentrace iontů v důsledku vysoké koncentrace plynu a tím i vysoké srážkové frekvence, ale vrstva v malé míře přetrvává kvůli ionizaci kosmickým zářením. Právě tato vrstva je zodpovědná za útlum v pásmu středních vln ve dne. V noci se příjem na těchto frekvencích (vysílání AM) zlepšuje.
Vrstva E
Vrstva E se nachází zhruba ve výškách 90-110 km. Dochází zde primárně k fotoionizaci O2 na O2+ extrémním ultrafialovým zářením (EUV o vlnové délce + vzniká vzájemnými reakcemi N2+, N2, O+, O a O2.
Vrstva F
F vrstva (také zvaná Appletonova vrstva) je nejvyšší ionosférickou vrstvou. Hlavním iontem zde je O+, který vzniká ionizací atomového kyslíku extrémním ultrafialovým zářením (EUV, 105 - 106 e- /cm3. +more Rekombinace probíhá dvoustupňově, v prvním kroku přes přenos náboje, v druhém kroku přímou rekombinací. Limitující první krok je velmi pomalý, a proto vrstva F přetrvává i v noci. Pouze se poněkud snižuje koncentrace volných elektronů a výška maxima elektronové koncentrace se posouvá výše.
Výzkum ionosféry z vesmírného prostoru
Ionosféru z orbitu Země zkoumaly mise raketoplánu Atlantis: * STS-46 v červenci/srpnu 1992 * STS-75 v únoru/březnu 1996
Literatura
Danipov, A. D. +more, Chimija ionosfery, Leningrad : Gidrometeorologičeskoje izdatel'stvo, 1967 * Fizika ionosfery / B. Je. Brjunelli, A. A. Namgaladze. - 1. izd. - Moskva : Nauka, 1988 * Hargreaves, J. K. , "The Upper Atmosphere and Solar-Terrestrial Relations". Cambridge University Press, 1992 * Davies, K. , 1990. Peter Peregrinus Ltd, London. Ionospheric Radio.
Externí odkazy
[url=http://www.ufa.cas.cz/html/climaero/topics/cionosphere.html]Fyzika ionosféry[/url]