Слоев атмосферы. Простой ионосферный слой

С точки зрения распространения радиоволн различается 3 слоя – тропосфера, стратосфера и начиная с 60км – ионосфера.

Верхняя граница не имеет четкого выделения. Примерно 15-20 тысяч километров.

В нейстросфере более-менее постоянный состав. В основном азот и кислород.

Начиная со 100 километров присутствует и азот, и кислород, большая область молекулярного кислорода, молекулярный азот, имеется гелий, криптон, ксенон, аргон и т.д.

Рис. 1 – ориентировочный состав атмосфера, изображенный довольно условно.

Можно сказать, что азот – 78%, кислород – 21%, аргон, гелий, криптон, ксенон – 0,9%, озон, радон, идр. - 0,1%.

Следует иметь ввиду, что в разреженной атмосфере под действием солнечной радиации происходит диссоциация кислорода и азота, т.е. молекулы при поглощении кванта лучистой энергии расщепляются:

Энергия фотона, требуемая для диссоциации кислорода, соответствует длине волны – 0,24 микрона; для азота – 0,128 микрона.

Спектр видимого света ограничен 0,4-0,75 микрон => диссоциация молекул кислорода и азота может происходить только под действие ультрафиолетового и рентгеновского излучения.

Наличие атамарного азота в верхних слоях атмосфера обусловлено не диссоциацией азота, потому что она проходит очень медленно по сравнению с кислородом, а другими химическими реакциями.

Возникает вопрос – каков же механизм ионизации в ионосфере?

Процесс ионизации заключается в отрывании одно (реже нескольких) электронов от наружной оболочки атомов. В этом случае возникнет определенная активность. Равновесие нарушается и атом приобретает 1 (реже несколько) зарядов.

Для удаления электроном из сферы притяжения нужно приложить какую-то энергию.

Нам необходимо затратить определенную работу, которая называется работой ионизации.

Чтобы совершить работу по ионизации, необходимо затратить энергию.

Среди многих известных видов ионизации непосредственно для нас особый интерес представляют фото ионизация и ударная ионизация.

Можно утверждать, что если конкретный газ подвергается действию лучистой энергии с энергией фотонов, определяемых hv, а W-работа ионизации, то ионизация может произойти при соблюдении условия того, что частота излучения будет больше частоты ионизации.(2).

Выражение 2 показыввает, что ионизация рассматриваемого газа происходит под воздействием излучения, частота которого превышает некоторое критическое значение. Это критическое значение называют частотой ионизации или ионизирующей частотой.

ЗАМЕЧАНИЕ:

Никакое увеличение интенсивности излучения, частота которых не превышает частоту ионизации, не может совершить работу по ионизации этого газа.

При малых скоростях выбиваемых электронов, когда можно некоторыми поправками пренебречь, общий баланс энергии – выражение 4.

Анализируя выражение 4, можно сделать вывод, что увеличение частоты излучения при неизменном числе фотонов обязательно приведет к увеличению скорости выбиваемых электроном.