Vikipeedia

Ionosfäär: erinevus redaktsioonide vahel

Sirvi ajalugu interaktiivselt
← Vanem muudatusUuem muudatus →
Eemaldatud sisu Lisatud sisu
VisuaalneVikitekst
Kerli207 (arutelu | kaastöö)
60 muudatust
Resümee puudub
Kerli207 (arutelu | kaastöö)
60 muudatust
Resümee puudub
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]] võrreldes neutraalsete osakeste kontsentratsiooniga on suhteliselt väike, mõjutab see siiski olulisel määral ionosfääri omadusi.
 
Atmosfääri kihtideks jagamisel lähtutakse mitmetest kriteeriumidest. Tuntuim on jaotus vertikaalse temperatuuri[[gradiendi]] põhjal, mille järgi jaguneb atmosfäär [[troposfäär|tropo-]], [[stratosfäär|strato-]], [[mesosfäär|meso-]] ja [[termosfäär]]iks. Ionosfäär eraldub ülejäänud atmosfäärist kõrgema plasmasisalduse alusel ja jaguneb plasma kontsentratsiooni erinevuste tõttu veel omakorda kihtideks. Ionosfäär paikneb [[termosfäär]]i ja osaliselt [[eksosfäär]]i ning [[mesosfäär]]i alas; moodustab [[magnetosfäär]]i siseääre. Ionosfääri kohal asub [[plasmasfäär|plasma-]] ehk [[protonosfäär]], mis algab seal, kus [[vesinik|H]]<sup>+</sup>-ioonid ([[prooton]]id) hakkavad domineerima [[hapnik|O]]<sup>+</sup>-ioonide üle, mis toimub kusagil 800-2000 km vahel, sõltuvalt plasma temperatuurist<ref name="stolle" />
 
Ionosfäär on väga tähtis muu hulgas pikema vahemaaga raadioleviraadiolainete kauglevi seisukohast, sest teatud [[sagedusala]]de [[raadiolained]] (3-30 MHz<ref name="vanhamäki" />) peegelduvad sellelt tagasi maapinna poole, võimaldades seega [[raadioside]]t tuhandete kilomeetrite kaugusele, mis muidu oleks võimatu.▼
 
Ionosfäär on dünaamiline ja muutuv nagu [[ilm]]. Seetõttu on muutuv ka ionosfäärilt peegeldumisel põhinev raadiolevi.▼
 
==Geofüüsikalised omadused==
24. rida ⟶ 28. rida:
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 tiheduskontsentrasioon 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-kihis väheneb öisel ajal plasma kontsentratsioon ja neid praktiliselt ei eksisteeri. Päevasel ajal jaguneb F-kiht kaheks kihiks – alumine F<sub>1</sub> ja ülemine F<sub>2</sub>; öösel püsib ainult F<sub>2</sub>-kiht.<ref name="ttu"/>
 
==Ionosfääri modelleerimine==
32. rida ⟶ 36. rida:
Äkilised Ionosfääri Häired (Sudden Ionospheric Disturbances) – päikese suure aktiivsuse perioodil jõuab ionosfääri alumistesse kihtidesse niipalju ioniseerivat kiirgust, et laengute tihedus muutub piisavalt suureks, et elektromagnetilisi laineid saab peegeldada ka kõige alumine ionosfääri kiht, mis oma õhuosakeste tiheduse tõttu neid osaliselt või täielikult neelata võib. Selline nähtus on lühiajaline, aga häirib tugevalt maapealseid kommunikatsioone, mis kasutavad pikalainelist kiirgust (raadiolaineid).<ref name="kallenrode" />
 
[[Geomagnetiline torm]] ehk [[magnettorm]] – [[päikesepurse]]te poolt põhjustatud magnetosfääri voogude ergastamine(laetud osakeste suunatud liikumine magnetvälja mõjul) häiring, mis kestab harilikult 1-3 päeva ja mille poolt põhjustatud ioonide kontsentratsiooni tõus ja [[Maa]] magnetvälja tugevuse muutused on mõõdetavmõõdetavad üle terve maailma. Päikese aktiivsuse tippperioodil võib esineda paar korda kuus, madalseisu ajal paar korda aastas.<ref name="vanhamäki">H. Vanhamäki, ''Theoretical modeling of ionospheric electrodynamics including induction effects '' (Finnish Meteorological Institute, Helsinki, 2007)</ref> Geomagnetilise tormiga võib kaasneda teine nähtus – [[alamtorm]], mille jooksul toimub väiksemamõõtmeline osakeste ergastumine ja magnetvälja voogude ümberpaiknemine magnetvälja saba (Päikesest eemale suunatud väljavenitatud Maa [[magnetväli|magnetvälja]] osa) piirkonnas, Maa ööpoolsel küljel. Kestab ligikaudu 1-3 tundi, on seadmete poolt registreeritav peamiselt 60. laiuskraadidest pooluste poole jäävas piirkonnas.
 
==Uurimismeetodid ja -seadmed==
Ionosfääri uurimisel kasutatavad instrumendid jagunevad [[elektriväli|elektri-]] ja [[magnetväli|magnetvälja]] mõõtvateks seadeteksseadmeteks. Magnetvälja puhul võib mõõta muutusi, mis esinevad [[magnetvoog|magnetvoos]], või aatomi tasandil toimuvaid protsesse, näiteks prootoni [[pretsessiooni]] või [[Zeemani efektiefekt]]i (viimaseid kasutatakse vaid maapealsete absoluutsete mõõtmiste puhul).
Plasma mõõtmise seadmed mõõdavad osakeste tihedust, temperatuuri, kiirust[[kiirus]]t ja kompositsiooni[[kompositsioon]]i. Jagatakse kaheks: tihedatestihedas plasmadesplasmas on osakeste energiad madalad ja mõõdetakse nende kollektiivset käitumist; hõredateshõredas plasmadesplasmas püütakse ja uuritakse eraldi osakesi.Plasmast võiks rääkida ainsuses
Maapealseteks mõõtmisteks on kõige parem radar – mõõdetakse raadiolaine tagasihajumisel laine omadustes tekkinud muutusi.
 
==Seirevõrgustikud==
EISCAT (European Incoherent Scatter) on Põhja-Skandinaavias paiknev kolmest eri sagedusalas töötavast radarisüsteemist koosnev võrgustik, mida juhitakse ja rahastatakse seitsme riigi ([[Norra]], [[Rootsi]], [[Soome]], [[Jaapan]], [[Hiina]], [[Suurbritannia]], [[Saksamaa]]) koostööna.<ref>[http://www.eiscat.com EISCAT´i koduleht]</ref><ref name="vanhamäki" />
EISCAT on Põhja-Skandinaavia radarisüsteem.
 
MIRACLE (Magnetometers - Ionospheric Radars- Allsky Cameras Large Experiment) on magnetomeetritest, kogu-taeva-kaameratest ja radaritest koosnev [[Põhja-Euroopa]] uurimisvõrk, mida koordineerib [[Soome Meteoroloogiainstituut]].<ref>[http://www.ava.fmi.fi/MIRACLE/whatis.html MIRACLE tutvustus]</ref> <ref name="vanhamäki" />
 
SuperDARN (Super Dual Auroral Radar Network) koosneb 29 radarist, millest enamus jälgib kummagi poolkera [[polaaralad|polaaralasid]], kuid alates [[2009]]. aastast on radarite võrk laienenud ka 40. laiuskraadide lähedale, et tugevamate magnettormide korral jälgida nende laiemat levikut. Praegu vanimad radarid töötavad alates aastast [[1993]]. <ref>[http://superdarn.jhuapl.edu/index.html SuperDARN´i koduleht]</ref>
SuperDARN koosneb üheteistkümnest põhjapoolkeral ja seitsmest lõunapoolkeral paiknevast radarist.
 
==Ajalugu==
56. rida ⟶ 60. rida:
[[1962]] saadeti Kanada satelliit [[Alouette]] 1 orbiidile ionosfääri uurima, kolm aastat hiljem järgnes talle Alouette 2, [[1969]] ja [[1971]] kaks ISIS ([[International Satellites for Ionospheric Studies]]) satelliiti ning [[1972]] ja [[1975]] [[AEROS-A]] ja [[AEROS-B|–B]]. ISIS-e programmi ei viidud lõpule ja viimane planeeritud satelliiti jäi valmistamata, sest satelliidimissioonide arendamine fokusseerus satelliitside väljatöötamisele.
 
==Teiste taevakehade ionosfäärid==
▲Ionosfäär on väga tähtis muu hulgas pikema vahemaaga raadiolevi seisukohast, sest teatud [[sagedusala]]de [[raadiolained]] peegelduvad sellelt tagasi maapinna poole, võimaldades seega [[raadioside]]t tuhandete kilomeetrite kaugusele, mis muidu oleks võimatu.
Peale Maa on tuvastatud ionosfäär ka mõnel teisel [[taevakeha]]l, näiteks [[Jupiter]]il<ref>[http://www.lpl.arizona.edu/~yelle/eprints/Yelle04c.pdf ''Jupiter’s Thermosphere and Ionosphere'']R. V. Yelle & S. Miller</ref>, [[Veenus]]el<ref>[http://www.nature.com/nature/journal/v450/n7170/full/nature06239.html The structure of Venus’ middle atmosphere and ionosphere]</ref>, [[Uraan]]il<ref>[http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17812893 Voyager 2 radio science observations of the uranian system: atmosphere, rings, and satellites]</ref> ja [[Saturn]]i [[planeedi kaaslane|kuul]] [[Titan]]il<ref>[http://saturn.jpl.nasa.gov/photos/imagedetails/index.cfm?imageId=1498 Titan´s upper atmosphere]</ref>.
 
▲Ionosfäär on dünaamiline ja muutuv nagu [[ilm]]. Seetõttu on muutuv ka ionosfäärilt peegeldumisel põhinev raadiolevi.
 
==Viited==
Pärit leheküljelt "https://et.wikipedia.org/wiki/Ionosfäär"