Ионосфера - Волшебное зеркало планеты - OXFORDST.RU

Ионосфера — Волшебное зеркало планеты

Небесные сполохи и земные заботы (14 стр.)

Впрочем, гипотеза о наличии в атмосфере проводящего слоя высказывалась и раньше. Ее содержала вышедшая в 1882 году работа шотландского физика и метеоролога В. Стюарта. Автор ее пришел к выводу, что электрические токи, текущие в этом слое, могут отвечать за магнитные возмущения на поверхности Земли. Время подтвердило это предположение: мы теперь знаем, что многие возмущения магнитного поля действительно связаны с ионосферными токами. Заметим, что появление работы Стюарта совпало с проведением в 1882–1883 годах Первого Международного полярного года, столетие которого только что отмечалось, — действительно первой попытки согласованных геофизических наблюдений, выполненных учеными разных стран на широкой сети наблюдательных станций. Вряд ли это было совпадением: Полярный год привлек внимание исследователей к проблемам геофизики.

«Идея была. А веры ей не было, — пишет о гипотезе существования ионосферы советский геофизик Э. С. Казимировский в своей научно–популярной книге «Волшебное зеркало планеты». — Новые представления, тем более столь радикально меняющие наши взгляды на проблему, далеко не сразу становятся общепринятыми. Долгое время предположения о наличии в верхней атмосфере электропроводящего слоя, способного отражать радиоволны, считались недоказанными».

Несмотря на замечательный успех эксперимента Маркони, к выпуклости Земли по–прежнему относились как к непреодолимому препятствию для радиоволн. Ретроспективно это выглядит довольно комично. Стремясь установить дальнюю радиосвязь, старались использовать длинные волны, ибо, как мы знаем, волны взаимодействуют лишь с теми объектами, размеры которых сравнимы с длиной волны или превышают ее, и длинным волнам легче преодолеть препятствие — выпуклость Земли. Но связь на длинных волнах оказывается очень дорогой: по законам радиотехники длинную волну излучает длинная антенна, поэтому приходилось строить огромные антенные системы и мощные передатчики, занимающие целые здания и потребляющие очень много энергии. Это вполне могло служить декорацией к фильмам о торжестве науки и техники — масштабы впечатляют, но толку от всего этого было мало.

Есть еще один диапазон волн — короткие. Но ими пренебрегали именно потому, что, используя их, не было надежды преодолеть выпуклость Земли. Кроме того, распространяясь вдоль земной поверхности, короткие волны затухают быстрее длинных: чем радиоволна короче, тем больше она тратит энергии, создавая электрические токи в толще Земли. Казимировский рассказывает: «На короткие волны серьезные связисты сначала и внимания–то не обращали. Этот диапазон оставили для развлечения радиолюбителей, которые сами строили маломощные радиостанции с небольшими антеннами (волны–то короткие!) и устанавливали радиосвязь друг с другом».

По его словам, в отношении специалистов к гипотезе существования радиозеркала, ионосферы, «коренной перелом наступил тогда, когда стало известно, что коротковолновики–радиолюбители бьют все рекорды дальней связи… Уже в 1922 году радиолюбители установили уверенную двустороннюю связь между Европой и Америкой. Специалисты были потрясены. Самодельные маломощные передатчики оказались более дальнодействующими, чем длинноволновые правительственные радиостанции, обладавшие большой мощностью и крупногабаритными антеннами, мачтами и башнями».

Вскоре служебные радиостанции стали регулярно применять короткие волны для дальней связи. А в 1925 году ионосфера, «волшебное зеркало планеты», была открыта экспериментально. Группа английских радиофизиков в одной из лабораторий Кембриджского университета сконструировала приемные антенны, которые не только принимали сигналы удаленных радиостанций, но и можно было с их помощью определить направление прихода радиоволн. Передатчик был расположен на севере Англии, а приемник — на юге. Расстояние между ними было около 400 километров. Когда посмотрели, откуда приходит к приемнику радиосигнал, то оказалось, волна принимается не с севера, а сверху! 1925 год стал «годом рождения» ионосферы.

Ионосфера — это промежуточный слой между плазмой магнитосферы и нейтральной атмосферой Земли, в котором свободные заряженные частицы, обеспечивающие перенос заряда, электрический ток, перемешаны с нейтральными. Советский специалист в области распространения радиоволн А. Н. Щукин писал: «Можно сказать без преувеличения, что не будь отражения и преломления радиоволн в верхних слоях атмосферы, роль радио как средства связи сократилась бы на 90–95 процентов». Так что нашим привычным радио мы обязаны космосу.

Знать детально состояние «радиозеркальной оболочки» Земли было бы очень полезно. Если бы умели уверенно расшифровывать ее свойства, мы могли бы полнее эти свойства использовать. Замечено, например, что радиоволны после отражения от ионосферы и затем от какого–либо предмета могут вернуться по своему пути обратно, к тому месту, откуда они вышли. Значит, в принципе можно видеть то, что делается за горизонтом — на расстояниях до нескольких тысяч километров. Для сравнения заметим, что обычный радиолокатор, работающий в режиме «прямого зрения», обнаруживает самолет, летящий на высоте 10 тысяч метров, с расстояния до 400 километров. При высоте полета 100 метров еще ближе — с расстояния 50 километров.

Но задача точного описания отражающего действия ионосферы далеко не простая. Существуют целые институты, в названия которых вынесены слова «ионосфера и распространение радиоволн». Приложили усилия к исследованиям этой проблемы физики А. Зоммерфельд и В. А. Фок, внес свой вклад в нее, еще будучи аспирантом МГУ, и Р. В. Хохлов.

Для нас ионосфера — продолжение космоса. Создается она действием космических факторов на верхние слои земной атмосферы. Уже не раз мы говорили, что волны взаимодействуют лишь с теми объектами, размеры которых сравнимы с длиной волны или превышают ее. Коротковолновое — ультрафиолетовое и рентгеновское — излучение Солнца сильно действует на нейтральные частицы атмосферы, приводя к возникновению всякого рода обломков: молекулы разбиваются на атомы, появляются свободные электроны и разные ионы. К тому же частицы, усваивая «лишнюю» энергию, становятся возбужденными, способными испускать порции (кванты) электромагнитных волн, светиться. Нам нет надобности обсуждать в подробностях эти квантовомеханические процессы, благодаря которым ионосфера запасает энергию. Пусть лишь прозвучит «за кадром» старая песенка московских студентов–физиков:

А энергия лишь квантом излучается,
И лишь квантами обратно поглощается.
И, с одной орбиты сбитый,
На другую вмиг орбиту
Электрон всегда скачком перемещается!
В ней все правильно.

Когда обломки, встречаясь между собой, восстанавливают свою целостность или когда возбужденная частица превращается в невозбужденную, запасенная ранее энергия излучается в виде световых квантов. Поэтому верхние слои атмосферы, принимающие на себя основной удар коротковолнового излучения Солнца, светятся по–особому, не так, как ее нижние слои.

Днем это собственное свечение верхней атмосферы забивается ярким солнечным светом, рассеянным нейтральными частицами атмосферы. Но запасенная в ионосфере энергия освобождается и ночью. Поэтому в ясную безлунную ночь небосвод, если наблюдать его с Земли, имеет примерно в два раза большую яркость, чем можно ожидать при учете лишь одного света звезд.

Это слабое свечение ночного неба — прямая родня полярному сиянию, в обоих случаях светится одна и та же среда. Только энергия для свечения черпается из разных источников: это либо запасенная ионосферой энергия электромагнитного излучения Солнца, либо (в случае полярных сияний) энергия частиц, приходящих из магнитосферы и бомбардирующих верхние слои атмосферы. Впрочем, высыпающиеся из магнитосферы частицы вносят свой вклад и в общее свечение ночного неба, только высыпания слабые и свечение слабое. Частицы верхних слоев атмосферы получают энергию и при сгорании попавших в нее мелких метеоритов. Кончается тем же: возвращаясь в нормальное состояние, частицы испускают кванты света различной окраски — различных длин волн.

Этим свечением верхние слои атмосферы как бы сообщают о себе, о своем химическом составе, о возбудителях свечения и о многом другом. Так, почти 100 лет назад физики обнаружили в спектре ночного свечения неба яркую зеленую линию. В земных лабораториях такого не наблюдалось. Предположили, что в атмосфере Земли имеется неизвестный газ, дали ему название «геокороний». Но потом оказалось, что эту линию излучают атомы кислорода, не связанные в молекулы. Этот атомарный кислород существует лишь на высотах 100 километров и выше, у нас же, на дне «воздушного океана», атомы кислорода всегда объединены в молекулы газа кислорода по двое.

Воздух ниже высоты 100 километров хорошо перемешан и по составу практически не отличается от приземного (мы отвлекаемся от различия примесей, которое позволяет говорить о слое озона, обсуждать, где находятся пары воды и прочее), только плотность его быстро спадает по мере удаления от Земли. На высоте 100 километров по понятиям земной физики — высокий вакуум, но по составу — это обычный воздух. Выше меняется и состав.

Эта высота, 100 километров, примечательна во многих отношениях. Мы видели, что примерно здесь находится нижняя граница полярных сияний. Свечение ночного неба говорит о том, что свободные электрические заряды в верхних слоях атмосферы есть и ночью. И действительно, особенности распространения радиоволн показывают, что отражающее электропроводное радиозеркало существует круглосуточно, оно окружает нашу планету со всех сторон. Причем электрическая проводимость атмосферы нарастает с высотой весьма показательно: она мала между поверхностью Земли и той же высотой — примерно 100 километров, выше резко увеличивается (днем она, естественно, намного больше, чем ночью, потому что в ионосфере больше «обломков», а значит, и свободных зарядов).

Ионосфера и радиосвязь

Уже через год после поразительного эксперимента Маркони американский инженер-электрик Артур Кенне-ли и английский физик Оливер Хевисайд независимо друг от друга предположили, что дальнее распространение радиоволн объясняется тем, что Землю окружает электропроводящий ионизированный слой, способный отражать радиоволны. Интересно, что авторитетный научный журнал в то время не принял к печати статью на эту тему, объявив саму идею существования такого слоя «вздорной». Но, как сказал древнеримский оратор и мыслитель Марк Туллий Цицерон, «время устраняет предрассудки и утверждает законы природы». Загадочная область прочно завоевала права гражданства под названием «слой Хевисайда». Теоретики ее предсказали, а экспериментаторы стали ее искать.

Идея была, но в нее мало кто верил. Новые представления, тем более столь радикально меняющие наши взгляды на проблему, далеко не сразу становятся общепринятыми. Долгое время гипотезы о наличии в верхней атмосфере электропроводящего слоя, способного отражать радиоволны, считались недоказуемыми.

Читайте также  Исследование колебаний механической системы с одной степенью свободы

Коренной перелом наступил тогда, когда стало известно, что коротковолновики-радиолюбители бьют все рекорды дальней связи. Радиолюбительские передачи с западных берегов Шотландии принимались в Соединенных Штатах Америки, а уже в 1922 г. радиолюбители установили двустороннюю уверенную связь между Европой и Америкой. Специалисты были потрясены. Самодельные слабенькие передатчики оказались более даль-нодействующими, чем мощные длинноволновые официальные радиостанции с крупногабаритными антеннами, мачтами и башнями!

Вскоре служебные радиостанции стали регулярно применять короткие волны для дальней связи. В 1925 г. ионосфера — «волшебное зеркало планеты» — была открыта экспериментально. Группа английских радиофизиков в одной из лабораторий Кембриджского университета сконструировала приемные антенны, которые не только принимали сигналы удаленных радиостанций, но и позволяли определить направление прихода радиоволн. Передатчик был расположен на севере Англии, а приемник — на юге. Расстояние между ними было около 400 км. Когда посмотрели, откуда приходит к приемнику радиосигнал, то оказалось, что волна принимается не с севера, а сверху! Так, 1925 год стал «годом рождения» ионосферы.

Конечно, первые шаги в исследованиях ионосферы, как, впрочем, и в любых исследованиях, не обходились без ошибок, и серьезных, и курьезных. Современник и помощник сэра Эдуарда Эпплтона, получившего впоследствии Нобелевскую премию по физике за исследования в области ионосферного распространения радиоволн, Дж. Ратклифф (один из лидеров современной физики ионосферы) вспоминает:

«Пытаясь узнать, чем определяется отражение радиоволны от ионосферы — электронами или тяжелыми ионами, мы измеряли поляризацию отраженной волны (то есть направление вращения электрического вектора волны. — Э. С. К.). Я помогал Эпплтону в этих измерениях, и в первом наброске нашей статьи об этих результатах мы написали, что и теория, и эксперимент показывают, что приходящая волна должна иметь правую круговую поляризацию (то есть вектор вращается по часовой стрелке, если смотреть вдоль по направлению распространения волны.— Э. С. К.). Я хорошо помню, в какой ужас я пришел, когда обнаружил свою ошибку в интерпретации данных измерений, которые ясно указывали, что поляризация должна быть левой, а не правой. Мое письмо Эпплтону об этой ошибке пересеклось с его письмом ко мне, где он писал о том, что тоже сделал ошибку в знаке при выводе теоретического уравнения, так что поляризация должна быть левой. Итак, эксперимент все-таки совпал с теорией. Можно сказать, что все ученые делают ошибки, но лучшие из них ошибаются дважды и так, чтобы одна ошибка компенсировала другую…»

Способность ионосферы менять направление радиоволн — это бесценный подарок природы человечеству. Замечательный советский специалист в области распространения радиоволн академик А. Н. Щукин написал: «Можно сказать без преувеличения, что не будь отражения и преломления радиоволн в верхних слоях атмосферы, роль радио как средства связи сократилась бы на 90—95%». Теперь, рассчитывая радиолинию, инженер должен искать в ионосфере подходящие «точки отражения», чтобы излученный радиосигнал, отразившись один или несколько раз от ионосферы, попал в зону радиоприема.

Неоднородная ионосферная плазма, да еще находящаяся в магнитном поле Земли, оказалась весьма не простой средой для распространения электромагнитных колебаний. Радиоволны испытывают в такой среде ее сильное воздействие. Это совсем не похоже на простое прямолинейное распространение в вакууме без каких-либо искажений, где затухание волны происходит только за счет того, что растет расстояние от источника колебаний, и энергия радиоволны распространяется по все большему объему.

При распространении в ионосфере часть энергии волны тратится еще и на то, чтобы «раскачать», заставить ритмично колебаться ионы и электроны. Во время таких колебаний заряженные частицы, конечно, сталкиваются друг с другом, а также с нейтральными частицами и отдают им энергию, заимствованную из поля волны. В результате само электромагнитное поле становится слабее. Такой процесс называется «поглощение радиоволн в ионосфере». Степень поглощения зависит от трех факторов: концентрации частиц, частоты соударений и частоты волны. Ясно, что чем больше концентрация и частота соударений, тем сильнее поглощается радиоволна. А как связана с поглощением частота самой волны? Если частота высока, значит, электроны и ионы «подталкиваются» волной очень часто. Электрон еще не успел растратить сообщенный ему запас энергии от предыдущего «толчка», а уже получает новый. Поглощение энергии высокочастотного колебания поэтому будет много меньше, чем энергии низкочастотного. Другими словами, длинные волны затухают в ионосфере гораздо сильнее, чем короткие.

Ионосфера земли

Что такое ионосфера, ее функции и особенности

Под так называемой ионосферой принято понимать верхнюю часть атмосферы, которая располагается выше 50 километров от поверхности Земли. Данный слой сильно ионизирован, а не представляет собой космический вакуум, как думают некоторые. На самом деле сегодня считается, что «настоящий» космос начинается примерно со ста километров высоты. Так что ионосфера – это еще не космос. Но, разумеется, никакой жизни в данных слоях атмосферы быть не может из-за сильного разряжения.

Отсюда может возникнуть вполне закономерный вопрос: какую роль играет ионосфера в существовании планеты Земля и в жизни человечества вообще?

Состав ионосферы

Как уже упоминалось, ионосфера – это не полная пустота. Более того, здесь существует настоящая смесь газов, находящихся под сильной ионизацией в результате воздействия космических лучей, исходящих от Солнца.

Среди прочих, в наибольшей концентрации здесь находятся следующие газы:

  • Кислород
  • Азот
  • Квазинейтральная плазма

Стоит также отметить, что степень ионизации данного слоя атмосферы увеличивается с возрастанием высоты, начиная с отметки в 60 километров. Прежде существовала теория относительно неизменности состава ионосферы, однако последние научные исследования показали, что содержание ионов и электронов в каждой единице объема может постоянно изменяться – в зависимости от тех или иных условий, включая даже время года и время суток.

Потому, хоть ионосферу и принято сегодня условно разделять на три слоя – D, E и F – данные слои не обозначены четкими границами.

Слои ионосферы

Так называемый слой D – это самый первый слой ионосферы. Он начинается примерно с 50 – 60 километров и заканчивается на высоте 90 километров. В данном случае на степень ионизации газа сказывается главным образом рентгеновское излучение, которое исходит от нашей звезды – Солнца. Кроме того, в небольшой степени ионизации данного слоя способствуют космические лучи, а также метеориты. Любопытно, что для данного слоя характерно снижение показателей по ионизации в ночное время суток.

Далее идет слой Е. Его границы располагаются примерно на высоте от 90 до 120 километров. Характерная особенность данного слоя – повышенная плотность плазмы. Здесь в качестве основного источника ионизации выступает коротковолновая солнечная радиация. Потому не приходится удивляться тому, что днем можно наблюдать повышение концентрации электронов. Ночью же напротив – эта концентрация существенно снижается. Поскольку в Е-слое наблюдается крайне высокая концентрация свободных носителей, этот слой играет существенную роль в распределении средневолновых и коротковолновых излучений.

Примечательно также, что вплоть до следующего слоя – слоя F – наблюдается постепенный рост температуры среды и концентрации электронов. Ближе к верхним частям F-слоя температура перестает расти, а концентрация электронов при этом постепенно снижается. В открытом же космосе данные показатели резко падают и доходят до своего возможного минимума в межпланетном пространстве.

Третий слой ионосферы – F слой. Он находится примерно на высоте от 120 до 140 километров. При этом максимум ионов приходится на высоту от 150 до 200 км. Через диффузию, образовавшаяся здесь плазма переносится вверх. По этой причине самая большая концентрация ионов и электроном наблюдается примерно на высотах от 250 до 400 километров. До 1 000 км можно наблюдать самую большую концентрацию так называемых легких ионов кислорода. С увеличением же высоты происходит повышение концентрации ионов водорода, а в небольшой концентрации можно наблюдать ионы гелия.

Данный слой также может отражать радиоволны, что дает возможность, в свою очередь, передавать через слой F коротковолновые радиосигналы на максимально большие расстояния. Если речь идет о волнах с частотой менее 10 МГц, то стабильность их передачи не будет зависеть от солнечной активности.

Формирование северного сияния

Многим наверняка известно, что именно в ионосфере формируется красивейшее явление природы – так называемое северное сияние. Так как ионосфера не препятствует прохождению ультрафиолетовых лучей (более того, она сама является результатом действия этих лучей), то они способствуют возникновению всевозможных сияний. В том числе, и самого знаменитого – северного. Происходит бомбардировка заряженными частицами верхних слоев ионосферы, в результате чего и возникает характерное красивое свечение.

Однако северное сияние отнюдь не является главным. Некоторые виды сияний начинают формироваться в результате очень сложного возмущения электромагнитного поля Земли. Происходит это нередко перед землетрясениями. Поэтому ученые пристально следят за такими видами сияний с целью прогнозирования подобного рода катастроф.

Значение ионосферы

Важно, что ионосфера задерживает различные виды ультрафиолетового излучения, которое могло бы нанести вред живым организмам на планете. Остаточное ультрафиолетовое излучение не приносит ущерба ни человеку, ни животным. Таким образом, ионосфера – важнейшее условие для поддержания жизни на планете Земля.

Ионосфера, как уже упоминалось, является средой для распространения некоторых видов радиоволн. Таким образом, она дополнительно служит и радиосвязи на длинные расстояния.

Считается, что именно в ионосфере происходит формирование электромагнитных бурь, которые могут оказывать влияние на самочувствие метеозависимых людей. Происходит изменение самочувствия у них как раз из-за воздействия на атмосферу Земли солнечных вспышек. Стопроцентного научного подтверждения данное явление пока еще не получило. Но медики указывают на статистические данные, которые однозначно показывают зависимость между ухудшением самочувствия людей и формированием магнитных бурь, вспышками на Солнце.

Читайте также  Акробатика и физическое воспитание

Исследование ионосферы Земли – сегодня одна из важнейших научных задач. И дело здесь не только в необходимости проведения фундаментальных исследования, но и в сугубо практических целях. Ведь ионосфера способствует распространению радиоизлучения, потому исследование физики космической плазмы, исследование нестационарных и неоднородных структур высокоширотных слоев ионосферы служат и ряду исключительно практических задач. К примеру, корректное применение спутниковых навигационных систем и обеспечение стабильной связи и навигации в Арктике.

Надо сказать, что исследования эти начались далеко не вчера. Более того, за открытие слоя F несколько десятилетий назад была вручена Нобелевская премия.

Сегодня все в мире понимают необходимость проведения исследовательских работ в области изучения ионосферы, поэтому государствами выделяются крупные денежные суммы на данные нужды.

Существует даже версия того, что, оказывая воздействие на ионосферу, можно ни больше, ни меньше, а управлять погодой и стихийными бедствиями. Однако стопроцентно научного подтверждения данная точка зрения также пока не нашла.

Однако не подлежит сомнению то, что ионосфера является важнейшей материей, без которой не только невозможны многие привычные нам виды радиосвязи, но и вообще жизнь на Земле.

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Ионосфера

Ионосфе́ра — верхняя часть атмосферы Земли, состоящая из мезосферы, мезопаузы и термосферы, сильно ионизирующаяся вследствие облучения космическими лучами, идущими, в первую очередь, от Солнца.

Ионосфера состоит из смеси газа нейтральных атомов и молекул (в основном азота N2 и кислорода О2) и квазинейтральной плазмы (число отрицательно заряженных частиц лишь примерно равно числу положительно заряженных). Степень ионизации становится существенной уже на высоте 60 километров и неуклонно увеличивается с удалением от Земли.

Содержание

Структура ионосферы

В зависимости от плотности заряженных частиц N в ионосфере выделяются слои D, Е и F.

Слой D

В области D (60—90 км) концентрация заряженных частиц составляет Nmax

10²—10³ см −3 — это область слабой ионизации. Основной вклад в ионизацию этой области вносит рентгеновское излучение Солнца. Также небольшую роль играют дополнительные слабые источники ионизации: метеориты, сгорающие на высотах 60—100 км, космические лучи, а также энергичные частицы магнитосферы (заносимые в этот слой во время магнитных бурь).

Слой D также характеризуется резким снижением степени ионизации в ночное время суток.

В D-слое наиболее полно исследован состав кластерных ионов и протекающие с их участием процессы. [1]

Слой Е

Область Е (90—120 км) характеризуется плотностями плазмы до Nmax

10 5 см −3 . В этом слое наблюдается рост концентрации электронов в дневное время, поскольку основным источником ионизации является солнечное коротковолновое излучение, к тому же рекомбинация ионов в этом слое идёт очень быстро и ночью плотность ионов может упасть до 10³ см −3 . Этому процессу противодействует диффузия зарядов из области F, находящейся выше, где концентрация ионов относительно велика, и ночные источники ионизации (геокороное излучение Солнца, метеоры, космические лучи и др.).

Спорадически на высотах 100—110 км возникает слой ES, очень тонкий (0,5—1 км), но плотный. Особенностью этого подслоя является высокая концентрации электронов (ne

10 5 см −3 ), которые оказывают значительное влияние на распространение средних и даже коротких радиоволн, отражающихся от этой области ионосферы.

Слой E в силу относительно высокой концентрации свободных носителей тока играет важную роль в распространении средних и коротких волн.

Слой Е иногда называют «слой Кеннелли — Хевисайда».

Слой F

Областью F называют теперь всю ионосферу выше 130—140 км. Максимум ионобразования достигается на высотах 150—200 км. Однако вследствие диффузии и относительно долгой длительности жизни ионов образовавшаяся плазма распространяются вверх и вниз от области максимума. Из-за этого максимальная концентрация электронов и ионов в области F находится на высотах 250—400 км.

В дневное время также наблюдается образование «ступеньки» в распределении электронной концентрации, вызванной мощным солнечным ультрафиолетовым излучением. Область этой ступеньки называют областью F1 (150—200 км). Она заметно влияет на распространение коротких радиоволн.

Выше лежащую часть cлоя F называют слоем F2. Здесь плотность заряженных частиц достигает своего максимума — N

На больших высотах преобладают более лёгкие ионы кислорода (до высот 400—1000 км), а ещё выше — ионы водорода (протоны) и в небольших количествах — ионы гелия.

Особенностью слоя F является то, что он отражает радиоволны, что делает возможным передачу радиосигналов коротковолнового диапазона на значительные расстояния.

Несмотря на то, что ионный состав слоя F зависит от солнечной активности, его способность отражать электромагнитные волны с частотой, меньшей 10 МГц, стабильна.

За открытие слоя F английскому физику Эдварду Виктору Эплтону была присуждена Нобелевская премия по физике в 1947 году.

Моделирование ионосферы

Модель ионосферы представляет собой распределение значений характеристик плазмы в виде функции географического положения, высоты, дня года, а также солнечной и геомагнитной активности. Для задач геофизики, состояние ионосферной плазмы может быть описано четырьмя основными параметрами: электронной плотностью, электронной и ионной температурами и, в силу наличия нескольких типов ионов, ионным составом. Распространение радиоволн, например, зависит исключительно от распределения электронной концентрации.

Обычно модель ионосферы — это компьютерная программа. Она может быть основана на физических законах, определяющих распределение характеристик плазмы в пространстве (учитывающих взаимодействие ионов и электронов с солнечным излучением, нейтральной атмосферой и магнитным полем Земли). Также, она может представлять собой статистическое усреднение большого количества экспериментальной информации. Одной из наиболее часто используемых моделей является модель International Reference Ionosphere (IRI) [2] , построенная на статистической обработке большого количества измерений и способная рассчитывать четыре основных характеристики ионосферы, указанные выше. Проект по созданию и усовершенствованию модели IRI является международным и спонсируется такими организациями, как COSPAR [3] и URSI [4] . Основными источниками данных для модели IRI являются глобальная сеть ионозондов, мощные радары некогерентного рассеяния (находятся на Джикамарке, Арэсибо, Майлстоун Хилл, Малверн и Сан-Сантине), а также спутниковые зонда ISIS и Alouette и точечные измерения с нескольких спутников и ракет. Модель IRI обновляется ежегодно, с появлением новых экспериментальных данных. Эта модель также была в 2009 году принята Международной Организацией по Стандартизации (ISO) за международный стандарт TS16457.

Одним из эффективных методов моделирования ионосферы, является так называемая техника ассимиляции данных. Суть этой методики состоит в корректировке физической модели ионосферы с помощью оперативно получаемых экспериментальных данных. Обычная модель ионосферы, основанная на физике исследуемых процессов, не может охватить всего диапазона факторов, влияющих на состоянии плазмы. Это связано с тем, что некоторые необходимые для этого величины сложно измерить экспериментально (скорости ветра на высотах термосферы, прохождение сквозь атмосферу космических лучей и др.). Кроме того, даже влияние хорошо изученных факторов, таких, например, как солнечная активность, трудно предсказать.

В связи с этим, модель, способная обеспечить высокую точность описания распределения характеристик плазмы, должна в режиме реального времени усваивать экспериментальную информацию о состоянии ионосферы. Данные, которые могут быть использованы в такого рода подходе должны быть доступны и актуальны и, кроме всего прочего, оперативно обновляемы. Одним из важнейших источников данных, отвечающих такого рода требованиям, является сеть наземных приемников навигационного сигнала спутниковых систем навигации GPS и ГЛОНАСС. По данным о распространении спутникового навигационного сигнала можно вычислить полное содержание электронов вдоль его траектории. Эти данные доступны и обновляются в нескольких архивах, таких, как, например, архив SOPAC [5] . На данный момент в мире существует несколько моделей ассимиляционного типа. Среди них — разработанная при финансировании Министерства Обороны США модель GAIM [6] . В России разработки в данном направлении ведутся в ФГУБ «Центральная Аэрологическая Обсерватория» [7] .

История исследования

В 1901 году Гульельмо Маркони принял трансатлантический радиосигнал с помощью 152-метровой антенны в городе Сент-Джонс на острове Ньюфаундленд (сейчас является территорией Канады). Передающая станция в Корнуолл, Англия использовала очень мощный (в сто раз мощнее любого, существовавшего в то время) передатчик, испускавший радиоволны на частоте примерно 500 кГц. Сообщение, которое принял Маркони, состояло из трех точек: обозначение азбуки Морзе для английской буквы S. До того, как сигнал достиг Ньюфаундленда, он дважды отразился от ионосферы. Несмотря на все сомнения и кривотолки, которые вызвал эксперимент Маркони, он успешно повторил его год спустя, приняв сигнал в заливе Глэйс, Новая Шотландия, Канада.

Английский физик Оливер Хэвисайд предположил наличие ионизированного слоя в атмосфере в 1902 году. Его теория включала в себя возможность распространения радиосигнала вокруг Земли, несмотря на её кривизну. Независимо от Хэвисайда эксперименты по дальнему приёму коротких волн через Атлантику между Европой и Америкой проводил американский инженер-электрик Артур Кеннели [8] . Они предположили, что где-то вокруг Земли существует ионизированный слой атмосферы, способный отражать радиоволны. Его назвали слоем Хэвисайда — Кеннели, а затем — ионосферой. Возможно, именно предположения Хэвисайда и Кеннели вкупе с законом излучения абсолютно чёрного тела, выведенного Максом Планком, способствовала бурному развитию радиоастрономии с 1932 года (а также послужило отправной точкой при создании высокочастотных систем типа приемник — передатчик).

В 1926 году шотландский физик Роберт Уотсон-Ватт ввел термин ионосфера в письме, опубликованном только в 1969 году в журнале Nature:

В последнее время термины для описания слоев атмосферы, такие как ‘стратосфера’ и ‘тропосфера’ все прочнее входят в лексикон научного сообщества . Термин ‘ионосфера’, относящийся к области атмосферы с высокой ионизацией и большими длинами свободных пробегов заряженных частиц, кажется, хорошо подходит в этот ряд.

В 1947 году Эдвард В. Эплтон был удостоен Нобелевской премии по физике за подтверждения существования ионосферы в 1927 году с формулировкой «За исследования физики верхних слоёв атмосферы, в особенности за открытие так называемого слоя Эплтона» [9]

Лойд Беркнер был первым, кто впервые измерил высоту и плотность ионосферы, что несомненно поспособствовало теории распространения коротких радиоволн. Морис Уилкс и Джон Рэтклифф исследовали распространение очень длинных радиоволн в ионосфере. Виталий Гинзбург разработал теорию распространения электромагнитных волн в плазме в частности в ионосфере. [10]

Читайте также  Виды конструкций дуги в бюгельном протезировании

В 1962 году был запущен канадский спутник Alouette-1 для изучения ионосферы. [11] После его успеха также для измерения и исследования ионосферы были отправлены Alouette-2 в 1965 году и два спутника ISIS [12] в 1969 и 1971 годах.

Мысли об ионосфере.

К этому явлению я хочу приобщить свои давнишние гипотезы. Писала об этом на одном из форумов (посты 620-624, 8 мая 2012), и чтобы они не пропали на просторах Интернета, продублирую здесь.

Хочу высказать свою точку зрения на счет возможных распылений (химтрейлы). На форуме есть блог «Зеркала и их тайны. Каменные Зеркала Тибета. Зеркала Козырева.». Там представлены интересные видео об опытах, основанных на гипотезе о спиралевидных плоскостях (телескопическое зеркало Ньютона), предложенной известным астрономом Н.А. Козыревым, которые отражают физическое время и подобно линзам могут фокусировать разные виды излучений, в том числе и исходящее от биообъектов. Так вот, я в том блоге оставляла свой комментарий, и процитирую его здесь: «Во время просмотра второго фильма про зеркала Козырева, где говорится о том, что делаются попытки создать в военно-политических целях гигантское планетарное зеркало, электрическую оболочку земли — ионосферу, пришла мысль о химтрейлах. Если есть взаимосвязь, то по-сути получается, что создается своеобразная пленка, представляющая собой одно сплошное вогнутое зеркало (кстати, зеркальный лист для опытов делают из полированного алюминия ).
Так же в фильме велся разговор о Барченко (Отдельно про Барченко ТУТ, ТУТ и ТУТ очень интересно, почитайте!) и его опытах со внушением информации людям , и эти опыты проводились с использованием вогнутых конструкций, это было еще в начале 20-го века.
А еще общая тема вогнутых зеркал как получение диалога с космическим сознанием (информационным пространством)»

Полагаю, данная версия имеет право на существование, есть пища для размышлений. Ведь ведется много разговоров про информационное поле Земли. А если воздействовать на это поле и излучать, а потом направлять определенную информацию на массы, то…..

Дополню, свой комментарий еще кое-какими наблюдениями. Ученый в видео о зеркалах Козырева, говорит об участии во всем этом ионосферы – как возможного зеркала планетарного масштаба.
Как связист, я сталкивалась с термином спорадический слой ионосферы, который состоит часто из ионов металлов Mg+, Fe+ , Ca+ Al+ и др. Вот кое-что о нем из сети: В первые годы развития радиосвязи был обнаружен слой повышенной ионизации на высоте около 100 км, способный отражать радиоволны и тем самым способствовать их распространению на сотни километров. Иногда (обратите внимание, что только иногда) (спорадически) появляется более плотный слой, способный более эффективно отражать радиоволны (с более высокими частотами и с меньшим поглощением) и обеспечивать связь на тысячи километров, обозначается он Es-слой. Еs-слой обычно очень тонкий, несколько сот метров, протяженный по горизонтали на сотни километров и очень плотный ( до 1012 электронов/ионов в кубическом метре. За счёт Es возможно дальнее распространение телевизионных/радио передач. Признанной теорией образования слоев Es является т. н. теория “ветрового сдвига”, согласно которой в условиях магнитного поля движения газа в атмосфере “сгоняют” ионы к области нулевой скорости ветра, где и образуется слой Es. В нижней части области Е на высотах 90-95 км часто образуется максимум Es ионов металлов Mg+, Fe+ c примесью Si+, Na+, Са+, Аl+ и Ni+ (их происхождение связывают с дроблением метеоров на этих высотах). Подробнее для дотошных))

И так, к чему я веду. В Томском госуневерситете наблюдают за состоянием ионосферы, в т.ч. спорадическими слоями. Так вот, когда я снимала химтрейлы в Сыктывкаре 27 апреля 2012, после, в этой теме еще многие отписались по поводу распылений в их городах в конце апреля. В то же время, критические показатели частоты ионосферы, точнее спорадических слоев, просто зашкалили. Я такого еще не видела.

Возможно связи и нет, ведь всё-таки если распыляют, то распыляют на вы соте в 6-10 -ть раз меньшей, чем ионосфера…и возможно всё наоборот, и именно естественные изменения в ионосфере/атмосфере влияют на инверсионные следы самолетов, и на то, что они висят часами на небе, что тоже наводит на мысль «А почему собственно меняется? И что меняется?» — еще одна пища для размышлений в связи с необъяснимыми/аномальными событиями в последнее время. Кто его знает! Но, допустим, если всё-таки распыляют ионы металлов, они могут подняться уплотняя спорадические слои, или дополняя его еще каким-нибудь слоем пониже.
Вариантов много, здесь и постоянный спорадический слой (какое преимущество и какая эффективность!). Здесь и связь с Солнцем. И магнитным полем Земли, в т.ч. с участившимся северным/полярным сиянием в регионах, которых их не должно быть, теперь уже и с серебристыми облаками до недавнего времени считающимися редким явлением. И готовое плотное зеркало, которое отражает радиоволны и действует на далекие расстояния. Здесь и то, что звуки в мире стали громкими.

ДОПОЛНИТЕЛЬНО ДЛЯ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ:

Зеркала… Отражение человека всегда манило мыслителей, философов, мистиков и им подобную чисть и нечисть. Зеркала обладают удивительными возможностями! Например, стоит посветить на зеркало и оно начинает излучать свет, стоит отразить в нем темную комнату, и зеркало свет начнёт поглощать…

Хотя казалось бы, что особенного в отражении происходящего? Ан нет, иной раз взглянешь на зеркало, а там всё по другому, все не на своем месте, будто зеркало, это портал в другое измерение, оно до боли напоминает наш мир, но что-то в нем не так. Недаром большинство гаданий, используют зеркала при предсказаниях, зеркало может быть одновременно порталом и экраном, что покажет настоящее, прошлое и будущее.

Дальнейшее повествование покажет, что зеркала — это не просто вещь, в которой можно увидеть свое отражение, а инструмент, которым можно управлять энергией и временем, также зеркала могут обладать огромной силой, и нужно быть осторожным пользуясь ей.

Если говорить о обычных зеркалах, плоских, которые просто показывают нас, текущих, настоящих, то, в общем, все привычно и понятно. С такими зеркалами мы встречаемся каждый день, они не вызывают особого трепета, потому, что они предсказуемы. Но есть и другие зеркала, выпуклые и вогнутые (впуклые=)), и, по заверениям некоторых ученых, таких как Николай Александрович Козырев, вогнутые и определенным образом настроенные зеркала могут оказывать влияние на привычное, степенное течение времени. Козырев считал, что время — это вид энергии, как например тепло, и все реакции во вселенной происходят с выделением или поглощением этого вида энергии. Козырев спроектировал некоторый прибор, в последствии названный в его честь, который представлял собой вогнутую зеркальную пластину с алюминиевой поверхностью, закрученную спиралью, в центре прибора устанавливалось кресло испытуемого, с подключенной к нему аппаратурой. В проводимых экспериментах испытуемые переживали интересные ощущения, и на зеркальной поверхности противостоящей стены видели свое прошлое, в виде фильма, и другие странные и мистические видения. Исходя из некоторых опытов с дрожжами, помещенными в этот прибор, Козырев сделал вывод, что внутри его зеркал время ускоряет свое течение в 7(!) и более раз. Более подробно о зеркалах Козырева, а также о других экспериментах в следующем видео:

Каменные Зеркала Тибета. Пирамиды Кайласа.

Примечательно то, что Козырев взял идею своего изобретения с природной аномалии — Каменных зеркал Тибета. Высказываются несколько предположений, возможно действительно эти плоские и ровные поверхности возникли случайно, но если вспомнить мудрость востока — «Случайности не случайны», а также велика вероятность, что эти горы часть древнего строения, возможно храма, позволяющего управлять временем цивилизациям древних. Всё может быть правдой.
По рассказам тех, кто побывал рядом с «каменными зеркалами», время напротив плоскости горы течет несравненно быстрее, продукты портятся за несколько дней, начиная любую физическую деятельность, ты быстро начинаешь чувствовать усталость, будто занимаешься этим уже несколько часов. Альпинисты, которые рискнули подняться по зеркалу, проверив свои медицинские показатели были шокированы, они будто «постарели» на год за время подъема. При этом примыкающая к «зеркалам» пирамида Кайласа обладает совершенно иными свойствами — она наоборот, аккумулирует время, замедляя его ход. Продукты там могут хранится годами, находясь там ты чувствуешь бодрость, будто сами стены питают тебя энергией.

Всё выше сказанное и показанное только подтверждает, что такие силы «детям» не игрушки, нельзя относится к этому беспечно, играючи. «Каменные зеркала» следует изучать аккуратно и с трепетом, понимая их силу и возможности.
Заключение

В мире множество загадок и тайн, которые понять примитивным умом невозможно, не получится, как ни старайся. Можно не понимать как устроены некоторые вещи, но прежде чем пытаться их использовать, стоит понять, что именно они делают, как влияют на нас и окружающую действительность.

Как говорил Сократ — Познай себя и ты познаешь весь мир. Всегда важнее то, что внутри нас, а не снаружи. Зеркала заставляют смотреть на себя, искать причины и следствия внутри своего Я. Возможно поэтому они так пугают и манят нас? Зеркало, как говорилось ранее — это инструмент, который дает повод и возможность разобраться в себе, понять кто ты и что из себя представляешь. Как говорится в русской пословице — что снаружи, то и внутри, или в здоровом теле, здоровый дух. Может сейчас самое время, просто посмотреть в зеркало, и подумать, что в себе ты хочешь изменить?

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: