|
|
зуются раз л. слои ионизации и свечения. Почти на границе с, ниж. атмосферой на высоте ок. 15 км находится максимум скорости образования ионов под действием самых высокоэнергичных частиц ≈ галактич. космических лучей и продуктов ядерных реакций при их взаимодействии с атмосферой (м а к с и м у м П ф о т-ц е р a). IJа этих высотах возникает слой ионизации с концентраций!! ионов 6-Ю3 см~3. Скорость иопообра-зованнд q на высоких широтах больше, чем па средних и экваториальных, и возрастает при переходе от максимума к минимуму солнечного цикла и соответстиии с изменением интенсивности космич. лучей. К высотам 50≈70 км эта величина q уменьшается на 3≈4 порядка, яо вс╦ ещ╦ оста╦тся выше, чем скорость ионообразова-пия по/1 действием др. источников ионизации.
Свечение атмосферы па высотах ок. 100 км подразделяют на ночное, сумеречное и дневное. Оно состоит из непрерывного спектра и линий (эмиссий) атомов и молекул л наблюдается от УФ- до ПК-области спектра. Для ночного свечения наиб, интенсивны в видимой области спектра липни атомного кислорода ≈ зел╦ная (5577А) и красные (6300≈6364А), а также D ≈ линия натрия (58УЗА). В ближней ИК-области споктра весьма интенсивна группа вращательно-колобат. полос гид-роксила. Большинство эмиссии образуются на высотах ок. 100 км и видны с космич. копабля как единый светящийся слон. 11а высотах ок. 250 км на низких широтах наблюдается также свечение второго, более слабого слоя. Процессы, вызывающие свечение атмосферы ночью, связаны с образованием возбужд╦нных атомов и молекул в результате хим. реакция. Обычно возбужд╦нные частицы Л. в. образуются в результате процессов ионизации, диссоциации, в ионно-молскулярвых реакциях и при столкновениях с др, возбужд╦нными частицами. В дневное и сумеречное время иок-рые эмиссии излучаются более интенсивно, чем ночью. Это свечение обусловлено флюоресценцией под действием солнечного излучошш. Данные о свечении атмосферы используются для исследования элементарных процессов в А. и.
Область А. в., расположенная на высотах от ~50 до вес к. тысяч км» обладающая высокой концентрацией электронов и приводящая к рефракции радиоволн, наз, ионосферой. В зависимости от изменения осн. свойств е╦ подразделяют на неск. слоев, ионизация в к-рых в дневное прем я производятся разл. участками спектра солнечного излучения: область D (70≈90 км) ≈ рентгеновским и линией лайман-альфа водорода, область Е (00≈130 км) ≈ линиями С III 977 А и лаиман-бста водорода, область F (выше 130 км) -- осн. частью излучения 10- -050 А.
В А. в. наблюдаются энергичные электроны разл. происхождения, напр, фотоэлектроны или электроны радиац. поясов. Концентрация энергичных электронов иногда на много порядков выше равновесной, соответствующем максвелловекому распределению по скоростям со ср. электронно" темп-рой, что говорит о норавнопес-вости ионосферной ллазмы. Однако отклонения от максвелл о не кого распределения начинаются при энергиях в несколько эВ, т. е. в дал╦ком хвосте распределения.
Фотоэлектроны с энергией 1≈500 эВ дн╦м па высотах более 200 км. как показали ракетные измерения, образуют интегральный поток до 10У≈Ю10 сы~а c~J, захваченные в.мягн. силовые трубки. Фотоэлектроны образуются в процессе фотоиониаации солнечным излучением, унося с собой анергию, равную избытку энергии фотона над потенциалом ионизации атома или молекулы. Поэтому в спектре фотоэлектронов наблюдаются пики, соответствующие наиб, ярким линиям в спектре. КВ-из-лучрния Солнца. Фотоэлектроны служат источником образования возбужд╦нных атомов и молекул в А. в., а при столкновении с тепловыми электронами они передают им часть энергии, благодаря чему электронная темп-pa А, в, существенно выше нейтральной. При
высыпании в А. в. высокоэнергичных частиц образуются также потоки вторичных электронов.
Па высотах более 10≈20 тыс. км геомагн. поле удерживает захваченные им высокоэнергичные протоны (0,1≈ЮО МэВ) и электроны {1≈1000 кэВ), образуя два радиац. пояса. Источником таких частиц для внутр. радиац. пояса являются, вероятно, распадающиеся нейтроны, к-рые возникают в ядерных реакциях на высотах 20 ≈ 25 км при бомбардировки А. в. космич. лучами. Вне области поясов захваченных частиц мапг. силовые трубки проектируются в т. п. зоны аврораль-ного овала, расположенные вокруг обоих геомагн. поясов на широтах 68≈75°, В этих зонах происходит высыпание частиц высоких энергии, к-рыс вызывают полярные сияния.
Радиоизлучение ионосферы и магнитосферы. На поверхности Земли наблюдают разнообразные эл.-магн, НЧ-сигналы сстеств. происхождения. Источником нек-рых из них служат электрич. разряды в тропосфере≈атмосферики. «Свистящие атмосферики» (или вист-леры) звуковой частоты, способные распространяться вдоль силовых линий геомагн. ноля, были использованы для первых оценок концентрации электронов пе во внеш. частях магнитосферы на расстоянии 3≈4 радиусов Земли; оказалось, iif≈10а ≈10* см~я. На ИСЗ были подтверждены эти оценки и найдено, что далее 4≈5 радиусов Земли (плазмопауза) величина пе скачком уменьшается примерно и 100 раз ≈ т. н. эффект колена.
В диапазоне низких частот 1- 10 кГц обнаружено радиоизлучение ионосферного происхождения. По своему характеру оно разделяется на писк, типов: «шипение» ≈ теплового характера, дискретное с онродел. тоном (типа «щебетания птиц», «львиного р╦ва» и др.) и смесь дискретных излучений, т, н. хоры. Излучение локализовано в области диам. 200≈1000 км, т. к. распространяется вдоль узкого пучка магн. силовых линий. Источником радиоизлучения могут быть возмущения ионосферной плазмы, вызванные вторжением за-ряж. частиц.
С помощью удаленных ИСЗ обнаружено т. н. километровое радиоизлучение Маптитосферы, всплески к-ро-го возникают в периоды локального усиления потоков высокоэнергичных электронов. Излучение концентрируется вокруг зоны полярных сиянии.
Геомагнитные лариации. Яытис 130≈150 км плотность энергии геомагн. поля выше плотности энергии плазмы, к-рая оказывается вмороженной и магн. поле. Ниже 70≈80 км движения ионов и электронов определяются взаимодействиями при столкновениях с нейтральным газом. В промежуточной области высот 80≈ 130 км ионы движутся совместно с нейтральным газом, электроны уже привязаны к магн. силовым линиям и их движение может значительно отличаться от дни-доения ионов, что является причиной возникновения здесь слоя электрич. тока. Такие токи, вызываемые циркуляцией атмосферы, наз. д и н а м о - т о к а м и; с шши связаны регулярные суточные вариации напряж╦нности геомагн, ноля, составляющие несколько десятков гамм.
Кроме медленных наблюдаются сравнительно кратковременные флуктуации и пульсации геомагн. поля с периодами колебаний от долей секунды до нсск. минут. Они классифицированы па нсск. типов, среди к-рых имеются микро- и «гигантские пульсации», коротки-периодические и «жемчужины» (колебания с периодом 0,2≈5 с, с регулярными вариациями амплитуды, длящиеся иногда часами). Возникновение кратковременных колебаний геомагн. ноля выяснено не до конца, его связывают с гидромагп. колебаниями магнитосферы.
Др, источником геомагн. вариаций являются изменения на границе магнитосферы, обусловленные вариациями солнечного ветра. В обычных условиях они составляют десятки гамм. Но после солнечных вспышек и др. возмущений солнечного ветра вариации магн. поля на поверхности Земли могут достигать сотен гамм ≈
о. ш
9 и О
139
")
}
