Студопедия

Главная страница Случайная страница

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






XVII. Кино 36 страница. Разрешающая способность И






Разрешающая способность И. п. зависит гл. обр. от касательных (относительно поверхности острия) составляющих тепловых скоростей ионов и от напряжённости поля у острия. В отличие от электронного проектора, в И. п. влияние дифракции на разрешающую способность относительно мало вследствие значительно большей (по сравнению с электронами) массы ионов. Далее, разрешение И. п. существенно зависит от поляризуемости а атомов (или молекул) рабочего газа; наиболее пригодны для использования в И. п. газы с малой а (водород, гелий). Большинство частиц газа достигает поверхности острия, не претерпев ионизации. При обычных темп-pax они затем покидают её, обладая значит, касательными составляющими скорости. При охлаждении острия до темп-ры жидкого водорода или азота (20-78 К) неионизованные молекулы на нек-рое время "прилипают" к нему, теряя свою кинетич. энергию. Их ионизация происходит после испарения с острия (для гелия на расстоянии ~5 А от него; локальное распределение поля на таком удалении от поверхности достаточно хорошо выявляет атомную структуру острия, см. рис. 2).

И. п. широко применяется для исследования атомной структуры чистых металлов и различных сплавов и её связи с их механич. свойствами; всевозможных дефектов в кристаллах, в частности дислокаций и повреждений, вызванных радиоактивным облучением; влияния способов обработки, напр, пластич. деформаций, на свойства материалов. С его помощью изучают процессы коррозии, адсорбции и десорбции, свойства тонких плёнок, осаждённых на поверхности металлов. Сопоставление результатов исследований в электронном проекторе и в И.п. позволяет получить значит, информацию об электронных свойствах металлов, сплавов и плёночных систем, чрезвычайно важную в совр. электронике. Ведутся работы, ставящие целью изучение с помощью И. п. структуры биологич. молекул.

Лит.: Мюллер Э., Автоионная микроскопия, "Успехи физических наук", 1967, т. 92, в. 2, с. 293; Автоионная микроскопия, пер. с англ., M., 1971.

ИОННЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ,то же. что электростатический ракетный двигатель.

ИОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД,привод, состоящий из электродвигателя и ионного преобразователя, управляющего режимами работы двигателя. Изменяя подводимое к двигателю напряжение, можно менять частоту его вращения и тем самым регулировать режим работы электропривода. Напряжение может изме-яятъся дискретно (ступенчатое регулирование) при переключении отводов согла-•сующего трансформатора T (рис.) или ллавно при изменении угла регулирования вентилей преобразователя, пропускающих ток от сети Ui к электродвигателю Д. Управляющее напряжение на вентили подаётся устройством управления СУ. В качестве вентилей в И. э. малой и средней мощности обычно применяют тиратроны, а в мощных - игнитроны и якситроны.



Различают И. э. постоянного и переменного тока. В первом случае ток через преобразователь подаётся в обмотки .якоря или возбуждения двигателя постоянного тока; во втором-обмотки статора или ротора асинхронного или синхронного электродвигателя. Преобразователь И. э. постоянного тока выполняется в виде выпрямителя по мостовой схеме или с нулевым выводом. Преобразователь И. э. переменного тока представляет собой преобразователь частоты, собранный по схеме "выпрямитель - инвертор-." или по схеме с непосредств. связью. И. э. бывает реверсивным, т. е. допускающим изменение направления вращения дви-тателя, и нереверсивным. Для реверсирования обычно применяют переключающее устройство, к-рым в И. э. постоянного тока могут быть, напр., силовой механич. реверсор или дополнит, комплект вентилей; в И. э. переменного тока - изменением чередования фаз в СУ. И. э. применяется в прокатных станах, подъёмниках, мощных вентиляторах, станках, на ж.-д. подвижном составе. С 1960 в устройствах средней мощности И. э. заменяются электроприводами с полупроводниковыми преобразователями.

Схема ионного электропривода с двигателем постоянного тока: U1 - напряжение питающей сети; T - трансформатор; ИП- ионный преобразователь; Д - двигатель; БЗ - блок защиты; СУ - система управления.

[ris]

Лит.: Бутаев Ф. И., Эттингер E. Л., Вентильный электропривод, М.-Л., 1951; Чиликин M. Г., Общий курс электропривода, 4 изд., M.-/Г., 1965.

Ю. M. Иньков.



ИОНОГАЛЬВАНИЗАЦИЯ,физиотерапевтический метод лечения; то же, что электрофорез лекарственный.

ИОНОЛ, 4-метил-2,6-ди-трет-бутил-фенол, (CH3)(C4H9)2C6H2OH. Технич. И.- порошок жёлтого цвета, tпл 69- 70 0C; применяется как антиокислитель в произ-ве пищевых продуктов, смазочных масел, каучуков и др.

ИОНОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ,люминесценция, возбуждаемая при бомбардировке люминофора ионами. Подробнее см. Люминесценция.

ИОНОНЫ,ненасыщенные кетоны циклогексенового ряда с приятным однотипным запахом. И.- .высококипящие бесцветные жидкости, хорошо растворимые в спирте. К И. относят собственно ионон и его гомологи: метил ион он, изо-метилионон и ирон. Для И. известно неск. изомеров, из к-рых наиболее нежным и тонким запахом обладают а-изо-меры. Ионон в разбавленных растворах имеет запах цветов фиалки, метил-и изометилиононы - запах фиалки с оттенком ириса, ирон - запах ириса с оттенком фиалки.

[ris]

Ионон содержится в нек-рых плодах и эфирных маслах, метил- и изометилиононы в природе не найдены, ирон - гл. составная часть (60-80% ) ирисового эфирного масла, извлекаемого из корней ириса.

В пром-сти ионон, метил- и изометилиононы получают из цитраля, ирон - из метилцитраля (обычно в виде смесей изомеров). И. широко применяют в парфюмерии при создании композиций для духов и одеколонов, а также косметических отдушек. бета-Ионон используют также при произ-ве витамина А (см. Витамины).

ИОНООБМЕННИКИ,то же, что иониты.

ИОНООБМЕННЫЕ СМОЛЫ,синтетич. высокомолекулярные (полимерные) органич. иониты. В соответствии с общей классификацией ионитов И. с. делят на катионоооменные (поликислоты), анионообменные (цолиоснования) и амфотерные, или биполярные (полиамфолиты). Катпонообменные смолы бывают сильно- и слабокислотные, анионообменные - сильно- и слабоосновные. Если носителями электрич. зарядов молекулярного каркаса И. с. являются фиксированные ионы (функциональные, или ионогенные, группы) только одного типа, напр, сульфогруппы, то такие И. с. наз. монофункциональными. Если же смолы содержат разнотипные ионогенные группы, они наз. полифункциональными. По структурному признаку различают микропористые, или гелевидные, и макропористые И. с. Частицы гелевидных смол гомогенны; ионный обмен в системе гелевидная смола - раствор электролита возможен лишь благодаря диффузии обменивающихся ионов сквозь молекулярную сетку набухшего ионита. Макропористые смолы гетерогенны; их частицы имеют губчатую структуру, т. е. пронизаны системой сквозных пор, средний диаметр к-рых (от 200-300 до 1000- 1200 А) намного превышает размеры молекул растворителя и обменивающихся ионов. Раствор электролита свободно проникает по порам внутрь частиц таких И. с., что значительно облегчает ионный обмен, особенно в неводных средах.

И. с. можно рассматривать как нерастворимые полиэлектролиты. Поливалентный (многозарядный) ион, образующий структурный каркас И. с., практически неподвижен из-за огромной молекулярной массы. Этот ион-каркас, или ион-сетка, связывает малые подвижные ионы противоположного знака (противоионы), к-рые способны к эквивалентному обмену на ионы окружающего раствора. Свойства нек-рых пром. марок отечественных И.с. приведены в таблице. Средний размер частиц таких И. с. составляет 0,2- 2,0 мм, насыпная масса 0,5-0,9 т/м3.

Получают И. с. полимеризацией, поликонденсацией или путём полимераналогичных превращений, г. н. химич. обработкой полимера, не обладавшего до этого свойствами иинита. Среди пром. И. с. широкое распространение получили смолы на основе сополимеров стирола и дивинилбензола. В их числе сильнокислотные катиониты, сильно- и слабоосновные аниониты. Осн. сырьём для пром. синтеза слабокислотных катионо-обменных смол служат акриловая и ме-такриловая кислоты и их эфиры. В больших количествах производят также И. с. на основе феноло-альдегидных полимеров, полиаминов и др. Направленный синтез И. с. позволяет создавать материалы с заданными технологич. характеристиками.

Свойства некоторых промышленных марок отечественных ионообменных смол
Марка Статическая обменная ёмкость1. мг-жв/г Удельный объём2, мл/г Максимальная темп-ра эксплуатации, 0C Основное сырьё
Сильнокислотные катионообменные смолы
КУ-1 4,2-4,5 2,6-3,0 SO Фенол, формальдегид
КУ-2 4,8-5,2 2,5-2,9 Стирол, дивинилбензол
Слабокислотные катионообменные смолы
КБ-2 10-11 2,6-3,0 Акриловая кислота, дивинилбензол
КБ-4 8,5-10 2,6-3,0 Метакриловая кислота, дивинил-бензол
Сильноосновные анионообменные смолы
AB-1 6 8-9,5 3,6-4,2 Полиамины, эпихлоргидрпн, пиридин
AB-1 7 3,5-4,2 2,5-3,0 Стирол, дивинилбензол
Слабоосновные анионообменные смолы
АН-2Ф 8,5-10 2,5-3,2 SO Полиамины, фенол
АН-18 3,5-5 2,0-2,5 Стирол, днвииилбензол
ЭДЭ-10Л 8,5-9,5 2,6-3,2 Полиамины, эпихлоргидрин
1 Выражена числом миллиграмм-эквивалентов ионов, поглощаемых 1 г сухой смолы при контакте со стандартным раствором гидроокиси натрия (для катионообменных смол) или соляной кислоты (для анионообменных смол). 2 Объём, занимаемый 1 г набухшей в воде смолы.

И. с. используют для обессолнвания воды, извлечения и разделения редких элементов, очистки продуктов органич. и неорганич. синтеза и др. Подробнее см. Иониты.

Лит. см. при статьях Иониты, Ионный обмен. Л.А.Шиц.

ИОНОСФЕРА(от ионы и греч. sphaira-шар), ионизированная часть верхней атмосферы; расположена выше 50 км. Верхней границей И. является внешняя часть магнитосферы Земли. И. представляет собой природное образование разреженной слабоионизированной плазмы, находящейся в магнитном поле Земли и обладающей благодаря своей высокой электропроводности сиецифич. свойствами, определяющими характер распространений в ней радиоволн и различных возмущений (подробнее см. Плазма, Распространение радиоволн). Только благодаря И. возможен такой простой и удобный вид связи на дальние расстояния, как радиосвязь.

Первые предположения о существовании высоко над Землёй электропроводящего слоя высказывались в связи с исследованием магнитного поля Земли и атмосферного электричества (К. Гаусс, 1839; У. Томсон, 1860; Б. Стюарт, 1878). Вскоре после открытия А. С. Поповым радио (1895) А. Кеннелли в США и О. Хевисайд в Великобритании почти одновременно (в 1902) высказали предположение, что распространение радиоволн за пределы прямой видимости обусловлено их отражением от электропроводящего слоя, расположенного на высотах 100-300 км. Науч. исследования И. были начаты в 20-х гг., когда применили зондирующие ионосферные станции и, посылая с Земли короткие радиосигналы с различной длиной волны, наблюдали их отражения от соответствующих областей И. Английским учёным У. Эклсом был предложен механизм влияния заряженных частиц на радиоволны (1912), сов. учёный M. В. Шулейкин (1923) пришёл к выводу о существовании в И. не менее 2 слоев, англ, учёный С. Чепмен (1931) построил теорию простого слоя, в первом приближении описывающую И. Большой вклад внесли работы сов. учёных Д. А. Рожан-ского, М.А.Бонч-Бруевича, А.Н.Щукина, С. И. Крючкова, англ, учёных Дж. Лар-мора, Э. Эплтона и др.

Наблюдения на мировой сети станций позволили получить глобальную картину изменения И. Было установлено, что концентрация ионов и электронов в И. распределена по высоте неравномерно: имеются области, или слои, где она достигает максимума (рис. 1). Таких слоев в И. несколько; они не имеют резко выраженных границ, их положение и интенсивность регулярно изменяются в течение дня, сезона и 11-летнего солнечного цикла. Верхний слой F соответствует гл. максимуму ионизации И. Ночью он поднимается до высот 300-400 км, а днём (преим. летом) раздваивается на слои Fi и F^ с максимумами на высотах 160-200 км и 220-320 км. На высотах 90-150 км находится область E, а ниже 90 км область D. Слоистость И. обусловлена резким изменением по высоте условий её образования (см. ниже).

Рис. 1. Схема вертикального строения ионосферы.

[ris]

Применение сначала ракет, а потом и спутников позволило получить более надёжную информацию о верхней атмосфере, непосредственно измерить на ракетах ионный состав (при помощи масс-спектрометра) и осн. физич. характеристики И. (темп-ру, концентрацию ионов и электронов) на всех высотах, исследовать источники ионизации - интенсивность и спектр коротковолнового ионизующего излучения Солнца и разнообразных корпускулярных потоков. Это позволило объяснить регулярные изменения в И. С помощью спутников, несущих на борту ионосферную станцию и зондирующих И. сверху, удалось исследовать верхнюю часть И., расположенную выше максимума слоя F и поэтому недоступную для изучения наземными ионосферными станциями.

Было установлено, что темп-pa и электронная концентрация ne, в И. резко растут до области F (см. таблицу и рис. 2);

Рис. 2. Типичное распределение по вертикали электронной концентрации nе в ионосфере. Буквами отмечено положение различных областей.

[ris]

в верхней части И. рост темп-ры замедляется, а nе выше области F уменьшается с высотой сначала постепенно до высот

15-20 тыс. км (т. н. плазмопауза), а потом более резко, переходя к низким концентрациям п, в межпланетной среде.

Наряду с ракетами и спутниками получили успешное развитие новые наземные методы исследования, особенно важные для изучения нижней части И. в области D: методы частичного отражения и перекрёстной модуляции; измерения с помощью радиометров поглощения космич. радиоизлучения на разных частотах, исследования поля длинных и сверхдлинных радиоволн, а также метод наклонного и возвратно-наклонного зондирования. Большое значение имеет метод обратного некогерентного (томпсонов-ского) рассеяния, основанный на принципе радиолокации, когда посылают в И. короткий мощный импульс радиоизлучения, а затем принимают слабый рассеянный сигнал, растянутый во времени в зависимости от расстояния до точки рассеяния. Этот метод позволяет измерять не только распределение п, до очень больших высот (1000 км и выше), но даёт также темп-ру электронов и ионов, ионный состав, регулярные и нерегулярные движения и др. параметры И.

Образование ионосферы. В И. непрерывно протекают процессы ионизации и рекомбинации. Наблюдаемые в И. концентрации ионов и электронов есть результат баланса между скоростью их образования в процессе ионизации и скоростью уничтожения за счёт рекомбинации и др. процессов. Источники ионизации и процессы реком бинации разные в различных областях ионосферы.

Осн. источником ионизации И. днём является коротковолновое излучение Солнца с длиной волны[ris] короче 1038А, однако важны также и корпускулярные потоки, галактические и солнечные космические лучи и др. Каждый тип ионизующего излучения оказывает наибольшее действие на атмосферу лишь в определённой области высот, соответствующих его проникающей способности. Так, мягкое коротковолновое излучение Солнца с[ris] большую часть ионов образует в И. в области 120-200 км (но действует и выше), тогда как более длинноволновое излучение с [ris]=911 - 1038 А вызывает ионизацию на высотах 95-115 км,т. е. в области E, а рентгеновское излучение с X короче 85 А - в верхней части области D на высотах 85-100 км- В нижней части области D, ниже 60-70 км днём и ниже 80-90 км ночью, ионизация осуществляется т. н. галактич. космич. лучами. Существенный вклад в ионизацию области D на высотах ок. 80 км вносят корпускулярные потоки (напр., электроны с энергией ~< 30-40 кэв), а также, солнечное излучение первой линии серии Лаймана [ris] водорода с [ris] = 1215,7 A(CM. Атомные спектры).

Значения характеристик основных областей ионосферы
      Электронная концентрация ne , см-3  
Область ионосферы Средняя высота максимума, KM Температура, К День Ночь Эффективный коэффициент рекомбинации а, см3 *сек-1
Солнечная активность  
      максимум минимум    
D 10-6
E 3*105 1,5*105 10-7
F1 800-1500 5*105 3*105   3*10-8
F2 (зима) 220-280 1000-2000 25*105 6*105 ~105 2*10-10
F2 (лето) 250-320 8*105 2*105 3*105 10-10

До сих пор речь шла об обычных условиях ионизации. Во время солнечных вспышек всплеск рентгеновского излучения вызывает внезапное возмущение в нижней части И. Через неск. часов после солнечных вспышек в атмосферу Земли проникают также солнечные космические лучи, которые вызывают повышенную ионизацию на высотах 50- 100 км, особенно сильную в полярных шапках (областях вблизи магнитного полюса). В зоне полярных сияний в отдельные периоды времени действуют потоки протонов и электронов, которые вызывают не только ионизацию, но и заметное свечение атмосферы (полярные сияния) на высотах 100-120 км, но они действуют также и ниже, в области D. Во время магнитных бурь эти потоки корпускул усиливаются, а зова их действия расширяется к более низким широтам (иногда т. н. низкопшротные красные сияния наблюдают на широте Москвы и южнее).

Процессом,обратным ионизации, является процесс нейтрализации, или рекомбинации. Скорость исчезновения ионов в И. характеризуется эффективным коэфф. рекомбинации а',к-рьгй определяет величину nе и её изменение во времени. Напр., когда известен источник ионизации, т. е. скорость образования

ионов в[ris]

Значения a' для различных областей И. различны (см. таблицу и рис. 3).

Рис. 3. Среднее измеренное значение эффективного коэффициента рекомбинации а' на высотах 50-300 км.

[ris]

Состав ионосферы. Под воздействием ионизующих излучений в И. происходят сложные физико-химич. процессы, к-рые можно подразделить на три типа: ионизацию, ионно-молекуляр-ные реакции и рекомбинацию, - соответствующие трём стадиям жизни ионов: их образованию, превращениям и уничтожению. В разных областях И. каждый из этих процессов проявляется по-своему, что приводит к различию ионного состава по высоте. Так, днём на высотах 85- 200 км преобладают положит, молекулярные ионы NO+и О2+ , выше 200 км в области F - атомные ионы O+, а выше 600-1000 км - протоны H+, В нижней части области D (ниже 70-80 км) существенно образование комплексных ионов-гидратов типа (H2O)nH+, а также отрицат. ионов, из к-рых наиболее стабильны ионы NO2- и NО3-. Отрицат. ионы наблюдаются лишь в области D.

Изменения ионосферы. И. непрерывно изменяется. Различают регулярные изменения и возмущённые состояния. Поскольку осн. источником ионизации является коротковолновое излучение Солнца, многие регулярные изменения И. обязаны изменению либо высоты Солнца над горизонтом (суточные, сезонные, широтные изменения), либо уровня солнечной активности (11-летние и 27-дневные вариации).

После солнечных вспышек, когда резко усиливается ионизующее излучение, возникают т. н. внезапные ионосферные возмущения. Часто возмущённые состояния И. связаны и с магнитными бурями. Многие явления, к-рые происходят в верхней атмосфере и магнитосфере Земли, тесно связаны. Это обусловлено влиянием солнечной активности одновременно на все эти явления. Когда в межпланетном пространстве в районе Земли возрастает солнечный корпускулярный поток, к-рый задерживается магнитосферой, происходит не только возмущение геомагнитного поля (магнитная буря), но изменяются радиационные пояса Земли, усиливаются корпускулярные потоки в зоне полярных сияний и т. д. При этом происходит также дополнит, разогревание верхней атмосферы и изменяются условия ионизации И. В свою очередь, изменения И. и движения в ней влияют на вариации геомагнитного поля и др. явления в верхней атмосфере.

Характеристики ионосферных слоев. Закономерности изменения параметров И. - степень ионизации или nе, ионный состав и эффективный коэфф. рекомбинации различны в разных областях И.; это обусловлено в первую очередь значит, изменением по высоте концентрации и состава нейтральных частиц верхней атмосферы.

В области D наблюдаются наиболее низкие ne < 103 см -3 (рис. 2). В этой области И. из-за высокой концентрации молекул, а следовательно, и высокой частоты столкновения с ними электронов происходит наиболее сильное поглощение радиоволн, что иногда приводит к прекращению радиосвязи. Здесь же, как в волноводе, распространяются длинные и сверхдлинные радиоволны. От всей остальной части И. область D отличается тем, что наряду с положит, ионами в ней наблюдаются отрицат. ионы, к-рые определяют MH. свойства области D. Отрицат. ионы образуются в результате тройных столкновений электронов с нейтральными молекулами O2. Ниже 70-80 км концентрация молекул и число таких столкновений настолько возрастают, что отрицат. ионов становится больше, чем электронов. Уничтожаются отрицат. ионы при взаимной нейтрализации с положит, ионами. T. к. этот процесс очень быстрый, то именно им объясняется довольно высокий эффективный коэфф. рекомбинации, к-рый наблюдается в области D.

При переходе ото дня к ночи в области D концентрация электронов ne резко уменьшается и соответственно уменьшается поглощение радиоволн, поэтому раньше считали, что ночью слой D исчезает. В момент солнечных вспышек на освещённой Солнцем земной поверхности сильно возрастает интенсивность рентгеновского излучения, увеличивающая ионизацию области D, что приводит к увеличению поглощения радиоволн, а иногда даже к полному прекращению радиосвязи, - т. н. внезапное ионосферное возмущение (Делинджера эффект). Продолжительность таких возмущений обычно 0,3- 1,5 часа. Более длительные и более значительные поглощения бывают на высоких широтах (т. н. поглощения в полярной шапке - ППШ). Повышенная ионизация тут вызывается солнечными космич. лучами (в основном протонами с энергией в неск. Мэв), которые способны проникнуть в атмосферу только в районе геомагнитных полюсов (полярных шапок), т. е. там, где магнитные силовые линии не замкнуты. Длительность явлений ППШ. достигает иногда неск. дней.

Область И. на высотах 100-200 км. включающая слои E и Fi, отличается наиболее регулярными изменениями. Это обусловлено тем, что именно здесь поглощается осн. часть коротковолнового ионизующего излучения Солнца. Фотохимич. теория, уточняющая теорию простого слоя ионизации, хорошо объясняет все регулярные изменения nе я ионного состава в течение дня и в зависимости от уровня солнечной активности. Ночью из-за отсутствия источников ионизации в области 125-160 км величина nе сильно уменьшается, однако в области E на высотах 100-120 км обычно сохраняется довольно высокая Ив = (3-3O)* 103 см-3. О природе источника ночной ионизации в области E мнения расходятся.

На высотах областей D к Б часто наблюдают кратковременные необычайно узкие слои повышенной ионизации (т. н. спорадические слои Es),состоящие в основном из ионов металлов Mg+, Fe+, Ca+ и др. За счёт Es возможно дальнее распространение телевизионных передач. Признанной теорией образования слоев Es является т. н. теория "ветрового сдвига", по к-рой в условиях магнитного поля движения газа в атмосфере "сгоняют" ионы к области нулевой скорости ветра, где и образуется слой E3.

Концентрация ионов O+ становится больше 50% выше уровня 170-ISO км днём и выше 215-230 км утром, вечером и ночью. Выше и ниже этого уровня условия образования И. совершенно различны. Так, днём в области максимума ионизации коротковолновым излучением Солнца, когда он расположен ниже этого уровня, образуется слой F1. Поэтому слой F1 регулярно наблюдается на ионо-граммах только при большой высоте Солнца над горизонтом, преим. летом и в основном при низкой активности Солнца, а в максимуме активности зимой он вообще не наблюдается. Выше указанного уровня создаются благоприятные условия для образования области F2.

Поведение гл. максимума ионизации, или области F, является очень сложным, оно коренным образом отличается от поведения областей E и F1. Так, хотя в среднем электронная концентрация в слое F2 определяется солнечной активностью, но ото дня ко дню она сильно изменяется. Максимум nе в суточном ходе бывает сильно сдвинут относительно полудня, при этом сдвиг зависит от широты, сезона и даже долготы. Сезонной аномалией наз. необычное увеличение nе зимой по сравнению с летним сезоном. В экваториальной области до полудня имеется один, а после полудня и ночью - два максимума nе, расположенных на геомагнитных широтах [ris] (экваториальная или геомагнитная аномалия). В период восхода Солнца оба максимума начинают расходиться, перемещаясь в более высокие широты, и быстро исчезают, в то время как на экваторе образуется новый максимум. На высоких широтах также обнаружено необычное поведение области F п, в частности, образование узкой зоны пониженной ионизации, идущей параллельно зоне полярных сия-

ний, где наблюдается повышенная ионизация. Всё это говорит о том, что, помимо солнечного излучения, изменения п, в области F определяются рядом геофизич. факторов.

Высота гл. максимума И. (hmaxF) в средних широтах Северного полушария изменяется в течение суток сложным образом (рис. 4), глубоко спускаясь утром и достигая максимума вблизи полуночи. Высота слоя F зимой ниже (кривая I), чем летом (кривая II), а при высокой активности Солнца (кривая III) выше, чем при низкой (кривые I и II).

[ris]

Рис. 4. Изменение высоты максимума области F в течение дня по ракетным данным: I и Il - зима и лето при низкой активности Солнца; III - при высокой активности Солнца.

В последнее время была развита новая теория образования области F, учитывающая действие амбиполярной диффузии, к-рая объяснила многие особенности -области F и в т. ч. осн. аномалию - образование максимума ne, значительно выше максимума новообразования, расположенного в области 150 км. Описанные выше вариации высоты слоя F она связывает с изменением в течение дня интенсивности "ионизации и температуры атмосферы. Существование слоя F ночью объясняется притоком ионов сверху, из лротоносферы, где они накапливаются в течение светлой части дня. Из-за различия механизма образования высота слоя ночью выше, чем днём.

Многие особенности в изменении верхней части И., расположенной над максимумом области F, повторяют суточный ход и глобальное распределение nе в максимуме слоя. Это говорит о тесной связи этих областей И. Выше максимума области F уменьшение концентрации ионов с высотой происходит по барометрической формуле. При этом с увеличением высоты возрастает доля более лёгких ионов. Поэтому преобладание ионов O+ в области F сменяется днём выше 1000 км преобладанием ионов H+ (протоносфера). Ночью в связи с понижением темп-ры протоносфера опускается до высот - 600 км. В верхней части И. по направле-лию к высоким широтам обнаружен рост доли тяжёлых ионов на данной высоте, что аналогичным образом связывается " наблюдаемым ростом темп-ры. Однако поведение И. в полярных областях пока полностью не объяснено.

Движения потоков заряженных частиц в И. приводят к возникновению турбулентных неоднородностей электронной концентрации. Причины их возникновения - флуктуация ионизующего излучения и непрерывное вторжение в атмосферу метеоров, образующих ионизированные следы. Движение ионизованных масс и турбулентность И. влияют на распространение радиоволн, вызывая замирание.



mylektsii.su - Мои Лекции - 2015-2021 год. (0.015 сек.)Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав Пожаловаться на материал