Ionosfäär: erinevus redaktsioonide vahel
Eemaldatud sisu Lisatud sisu
PResümee puudub |
järjekordne täiendus |
||
1. rida:
{{Koolitöö|14. novembril 2011|kool=TÜ loodus- ja tehnoloogiateaduskond}}
[[Pilt:Atmosphere with Ionosphere et.svg|thumb|Ionosfäär atmosfääris]]
'''Ionosfäär''' on üks [[atmosfäär]]i kõrgeimaid kihte, mis algab umbes 50<ref name="ttu">[http://www.lr.ttu.ee/irm/transmissioon/pdf/Ionosfaar.pdf Raadiolainete levi ionosfääris] TTÜ Raadio- ja sidetehnika instituudi õppematerjal</ref>-70<ref name="kallenrode">M.-B. Kallenrode, ''Space Physics: an introduction to plasmas and particles in the heliosphere and magnetospheres'' (Springer, Berliin, 2004)</ref> km kõrgusel ning ulatub 800<ref name="mudellend">[http://www.coptercam.ee/mudellend/ohkkond_1.htm Õhkkonna ehitus] A. Abel, E. Helme. Mudellend (1955)</ref>-1000<ref name="kallenrode" /><ref name="stolle">C. Stolle, ''Three-dimensional imaging of ionospheric electron density fields using GPS observations ad the ground and onboard the CHAMP satellite'' (Institut für Meteorologie der Universität Leipzig, Leipzig, 2004)</ref> km kõrgusele. Nimetus tuleb sellest, et erinevalt madalamatest [[atmosfäärikiht]]idest on ionosfäär [[päike|päikese]] lühilainelise kiirguse toimel osaliselt ioniseeritud, see tähendab sisaldab vabu [[elektrone]] ja [[ioone]] ([[plasmat]]). Kuigi laetud osakeste [[kontsentratsioon]] on suhteliselt väike, mõjutab see siiski olulisel määral ionosfääri omadusi.
Ionosfääri alla kuulub [[termosfäär]] ja osaliselt [[eksosfäär]] ning [[mesosfäär]]. Ionosfäär moodustab [[magnetosfäär]]i siseääre. Ionosfääri kohal asub [[plasmasfäär|plasma-]] ehk [[protonosfäär]], mis algab seal, kus [[vesinik|H
==Geofüüsikalised omadused==
Ionosfäär on atmosfäärikiht, mis sisaldab vabu elektrone ning positiivse [[laeng]]uga [[aatom]]eid ja [[molekul]]e, mis on tekkinud neutraalsete aatomite [[ergastatud olek|ergastamisel]] päikeselt tuleneva [[UV-kiirgus]]e, vähesel määral ka [[EUV-kiirgus|EUV-]] ja [[röntgenikiirgus]]e mõjul<ref name="kallenrode" />. Positiivsed ioonid tõmbuvad negatiivsete elektronidega ning võivad niimoodi muutuda jälle neutraalseteks osakesteks, kuid see protsess domineerib vaid öösel. Päeval on õhuosakesed päikese ioniseerivast kiirgusest ergastatud ja muutuvad taas plasmaks.
[[Rekombinatsioon|Rekombineerumise]] kiirust mõjutab ka osakestevaheline kaugus – maapinnale lähemal on neid rohkem ja nad paiknevad tihedamalt koos, seetõttu on osakeste [[vaba tee pikkus]] väiksem ja kokkupõrked tihedamad. Kõrguse kasvades kahaneb atmosfääri tihedus eksponentsiaalselt, kokkupõrked on harvemad, mistõttu rekombineerumine toimub aeglasemalt. See on ka põhjuseks, miks päikesekiirguse puudumisel (öösel) plasma ionosfääri ülaosas ([[F-kiht (ionosfäär)|F-kihis]]) ära ei kao. Samas kiirgus, mis osakesi ergastaks, kahaneb atmosfääris kõrguse vähenemisel, seega kusagil paikneb ioniseeritud osakeste [[maksimum]], mis on seda paksem ja maapinnale lähemal, mida [[intensiivsus|intensiivsem]] on päike.<ref name="kallenrode" />
Päikese intensiivsus erinevatel laiuskraadidel varieerub nii ööpäevases lõikes kui ka aasta jooksul. Lisaks sõltub kiirgushulk päikese enda [[päikese intensiivsuse tsükkel|11-aastasest tsüklist]], mille jooksul esineb nii vaiksem kui aktiivsem kiirguse emiteerimise periood.
Maapinnale kõige lähedasemas kihis valdab osakeste seas [[Browni liikumine]], kõige kõrgemal on [[magnetväli|magnetväljast]] juhitud laetud osakesed, nende kahe ala vahepeal domineerivad atomaarsete osakeste kokkupõrked<ref name="kallenrode" />. Ka suur osa ionosfäärist asub selles alas.
==Ionosfääri kihid==
[[Pilt:Ionosfääri kihid.svg|300px|thumb|Ionosfääri kihid]]
Et kõrgusega muutub ioonide tihedus ebaühtlaselt, jagatakse ionosfäär
kolmeks kihiks: [[F-kiht (ionosfäär)|F-]], [[E-kiht (ionosfäär)|E-]] ja [[D-kiht (ionosfäär)|D-kiht]]. Öösel jääb püsima vaid F-kiht, E- ja D-kihis väheneb ioonide tihedus nii palju, et neid enam ei loeta eraldi kihtideks. Päeval kasvab kõigis kihtides ioonide tihedus märgatavalt.
D-kiht on madalaim, paikneb kõrgusel 60-90 km<ref name="kallenrode" />. Võrreldes teiste ionosfääri kihtidega on laetud osakesi vähem ning kihi omadused on kõige varieeruvamad. Laetud osakestest domineerivad [[klasterioon]]id ja negatiivsed ioonid<ref name="stolle" />.
E-kiht paikneb D- ja F-kihi vahel, kõrgusel 90-170 km. Kõige paremini uuritud ionosfääri kiht, sest paikneb madalal ja hea [[elektriväli|elektriväljade]] [peegeldumine|peegeldamise] võime tõttu (sellest tuleb ka nimetusse e-täht) on seda võimalik maapinnal paiknevate seadmetega (peamiselt [[radar]]id) uurida. Umbes iga 10<sup>8</sup> neutraalse osakese kohta on 1 [[vaba elektron]]. E-kihis asub teine laetud osakeste tiheduse maksimum, mis on F-kihis asuvast maksimumist väiksem. Ioonidest domineerivad O<sub>2</sub><sup>+</sup> ja [[lämmastikoksiid|NO]]<sup>+</sup>. E-kihti nimetatakse ka [[dünamo]]-kihiks, sest elektrivälja mõjul toimub seal laetud osakeste kõige aktiivsem liikumine, mille käigus väikesed elektronid liiguvad kiiremini kui suured aeglased ioonid, osakesed jagunevad vastavalt laengutele ning tekitavad erinimeliste laengute [[vastasmõju]] tõttu omakorda elektrivälja.<ref name="kallenrode" />
E<sub>s</sub>-kiht ehk sporaadiline (juhuslik, hajus) E-kiht võib esineda päikese aktiivsuse tsükli maksimumi ajal suvel, kui E-kihis tekib ajutiselt umbes 1<ref name="stolle" /> km paksune tavapärasest suurema [[elektrontihedus]]ega ala.
F-kiht on kõige kõrgem, asub 140 (või 170<ref name="kallenrode" />)–800<ref name="mudellend" /> (maksimum 1000<ref name="kallenrode" />) km maapinnast ja selles kihis on ka vabade elektronide maksimum – umbes 300 km kõrgusel (varieerub vastavalt päikese aktiivsusele 200-800 km vahel)<ref name="kallenrode" />. Elektronide tihedus 10<sup>12</sup>/m<sup>3</sup><ref name="kallenrode" />. F-kihis on palju atomaarset (üksikute aatomite kujul) [[hapnik]]ku, seepärast domineerivad seal laetud osakestest O<sup>+</sup>-ioonid<ref name="stolle" />. Tal on [[raadiolevi]] seisukohast väga tähtis roll, sest D- ja E-kihti öisel ajal praktiliselt ei eksisteeri. Päevasel ajal jaguneb F-kiht kaheks kihiks – alumine F<sub>1</sub> ja ülemine F<sub>2</sub>; öösel eksisteerib nendest ainult F<sub>2</sub>-kiht.<ref name="ttu"/>
==Ionosfääri modelleerimine==
[[Mudel]] on ionosfääri matemaatiline kirjeldus asukoha, kõrguse, aja, päikese tsükli seisu ja [[geomagnetism|geomagnetilise]] aktiivsuse funktsioonina. Mudel võib baseeruda vaatlustest saadud statistilistel andmetel, teoreetilistel teadmistel laetud osakeste [[interaktsioon]]idest atmosfääri ja päikesevalgusega või ka mõlema variandi kombinatsioonil. Üks kuulsamaid ja laiemalt kasutuses olevaid mudeleid on IRI ([[International Reference Ionosphere]])<ref>D. Bilitza, ''International Reference Ionosphere 2000 '' (Radio Sci.36,#2,261-275 2001)</ref><ref name="stolle" />, mis põhineb ülemaailmsel [[ionosond]]ide ja radarite võrgustiku ning in situ mõõtmiste teel [[satelliit]]idelt ja [[rakett]]idelt saadud infol.
Ionosfäär on väga tähtis muu hulgas pikema vahemaaga
Ionosfäär on dünaamiline ja muutuv nagu [[ilm]]. Seetõttu on muutuv ka ionosfäärilt peegeldumisel põhinev raadiolevi.
| |||