Нерегулярные явления в ионосфере

Наряду с регулярными изменениями концентрации электронов в ионосфере имеют место нерегулярные изменения, которые не поддаются прогнозированию.

Нерегулярные изменения состояния ионосферы, которые существенно влияют на прохождение радиоволн, можно разделить на три группы: ионосферно-магнитные бури; внезапные вспышки поглощения; возникновение спорадического слоя.

Рассмотрим кратко основные нерегулярные явления в ионосфере. Ионосферно-магнитные бури обусловлены деятельностью Солнца. На Солнце время от времени происходят своеобразные вспышки, которые сопровождаются извержением потоков заряженных частиц.

Заряженные частицы, проникая в атмосферу Земли, не только ее ионизируют, но и повышают температуру газа. Это приводит к уменьшению электронной плотности слоя . Плотность слоя не изменяется, поскольку заряженные частицы в эту область ионосферы не проникают.

В результате снижения электронной плотности слоя отражение коротких волн становится от него невозможным и коротковолновая радиосвязь нарушается. Нарушения связи могут длиться от нескольких часов до нескольких суток. Особенно часты нарушения связи в приполярных районах. Объясняется это тем, что заряженные потоки частиц под действием магнитного поля Земли перемещаются по сложным траекториям к полярным районам. Рассмотренное явление носит название ионосферно-магнитной бури, потому что одновременно с нарушением структуры ионосферы наблюдается возмущение магнитного поля Земли. Магнитное поле Земли частично обусловлено движением зарядов в ионосфере, и всякое изменение электронной плотности ионосферы приводит к изменению магнитного поля Земли.

Внезапные вспышки поглощения вызываются эпизодическими происходящими на Солнце вспышками интенсивности ультрафиолетового излучения, которое обладает высокой проникающей способностью. Вспышки ультрафиолетового излучения содержат волны короче 0,1 мкм и вызывают сильную ионизацию слоя ионосферы. Увеличение электронной плотности слоя приводит к усиленному поглощению коротких радиоволн и нарушению радиосвязи на этих волнах. Радиосвязь на длинных и средних волнах во время вспышки поглощения не нарушается. Повышенная ионизация слоя наблюдается от нескольких минут до нескольких часов и имеет место только на освещенной стороне земного шара. В экваториальных областях вспышки поглощения возникают чаще и проявляются интенсивнее.

Спорадический слой возникает на уровне слоя (90 — 110 км) ионосферы и представляет собой скопление ионизированного газа с более высокой, чем в регулярном слое , электронной концентрацией. Спорадический (нерегулярный) слой появляется над сравнительно небольшой территорией (100 кв. км) и может перемещаться под действием господствующих в ионосфере ветров в каком-либо направлении со скоростью 150—250 км/ч. Спорадический слой чаще всего появляется в южных широтах в дневное время; так, в экваториальной зоне в дневное время летом 15—20 дней в месяц. Время существования слоя колеблется от нескольких минут до нескольких часов. Зимой в средних широтах спорадический слой появляется редко.

Высокая степень ионизации слоя обеспечивает распространение за счет отражения от него метровых волн на расстояние до 1000—2000 км. Поскольку причины образования спорадического слоя не установлены, то не удается предсказать время его появления и время существования. Это не позволяет использовать слой для регулярной дальней УКВ-радиосвязи.

Состояние и строение ионосферы непостоянно. Оно меняется в зависимости от воздействия различных факторов. Поэтому изучение ионосферы продолжается до настоящего времени.