IONOSFÉRA
Ionosféra je ionizovaná část atmosféry významně ovlivňující šíření elektromagnetických signálů. Je složena z neutrálních plynů, iontů a elektronů. (Iont - elektricky kladný, nebo záporný atom prvku, elektricky nabitá částice). V důsledku ionizace neutrálních plynů slunečním zářením je prostředí elektricky vodivé. Protože ionizovaný plyn v této oblasti splňuje definici plazmatu, tak o něm také mluvíme jako o plazmatu. Ionosféra má velký význam pro šíření krátkých radiových vln, které se od ní mohou odrážet a tím se šíří daleko od vysílače. Ovlivňuje však i šíření dalších signálů, např. globálních navigačních systémů GPS či Galileo. Spodní okraj ionosféry je ve výšce asi 60 km (den), 150 km (noc), v horní části pak ionosféra ve výšce cca 700-1000 km postupně přechází do plazmasféry.
Sluneční záření je při svém průchodu atmosférou filtrováno, s výškou se mění i chemické složení plynů (čím výš tím méně plynů a větší intenzita slunečního záření). Proto dochází k vytvoření několika ionosférických vrstev D, E, F1 a F2 (a Es, tato jediná vrstva zůstává přes noc, ostatní během několika sekund až minut kvůli rychlé rekombinaci po západu slunce zanikají).
Vrstva D
Vrstva D je nejnižší ionosférická vrstva, zhruba ve výškách mezi 50-90 km. Odráží především dlouhé vlny, ostatní jsou průchodem touto vrstvou zeslabovány.
Ionizovány jsou molekuly NO zářením na čáře Lyman-α,dále molekuly N2 a O2 pomocí rentgenového záření. Dochází i k záchytu elektronů a ke vzniku záporných iontů. V noci v tato vrstva okamžitě zaniká, ale v malé míře přetrvává kvůli ionizaci kosmickým zářením.Právě tato vrstva je zodpovědná za útlum v pásmu HF ve dne. V noci se příjem na těchto frekvencích zlepšuje.
Vrstva E
Vzniká ve výškách 90 až 130 km.Odráží především střední vlny. V noci, po zániku vrstvy D i vlny dlouhé. Vzhledem k velké nestabilitě vrstvy se k pravidelnému vysílání nedá odraz použít.
Dochází zde primárně k fotoionizaci O2 na O2+ extrémním ultrafialovým zářenímDalší významný iont, NO+ vzniká vzájemnými reakcemi N2+, N2, O+, O a O2.
Vrstva F(Appeltonova vrstva)
Vzniká ve výškách od 150 do 300 km. Ve dne v létě se štěpí na dvě oblasti F1 a F2. Oblast F1 vzniká ve výšce 130 až 250 km a odráží kmitočty do 5,5 MHz. Oblast F2 se nachází ve výšce nad 250 km a odráží kmitočty pod 13 MHz. V noci zůstává vrstva F ve výšce nad 250 km a odráží kmitočty do 5 MHz.
V období maxima sluneční činnosti může vrstva F odrážet i kmitočty do 30 MHz. Tyto vrstvy mají vliv především na šíření krátkých vln. Při vhodném směrování antén lze dosáhnout i vícenásobných odrazů mezi ionosférou a povrchem Země. V takových případech se může vysílané záření šířit o okolo celé Země.
Hlavním iontem zde je O+, který vzniká ionizací atomového kyslíku extrémním ultrafialovým zářením. Zde se nachází maximální koncentrace volných elektronů. Tato hodnota dosahuje 105 – 106 e-/cm3.
Vrstva Es
Sporadická vrstva. Vzniká při mimořádných atmosférických situacích ve stejné výšce jako vrstva E. Díky vysoké hustotě iontů dochází na této vrstvě k odrazu záření kratších vlnových délek (VKV a televizní signál), které se pak šíří na mimořádně velké vzdálenosti.
Nejdůležitější informací o stavu ionosféry je elektronová koncentrace v dané výšce. Ta se zjišťuje pomocí ionosond. Ionosonda funguje na stejném principu jako radar. Z pozemní vysílací antény se vyšle směrem vzhůru krátký pulz a měří se doba návratu do přijímací antény či antén. Elektromagnetická vlna se v ionosféře odrazí právě ve výšce, kde se její frekvence rovná plazmové frekvenci . Vlny s vyšší frekvencí prostředím plazmatu procházejí. Z časového zpoždění návratu odražené vlny lze spočítat výšku odrazu. Maximální frekvence signálu, který se ještě od dané vrstvy odrazí, se nazývá kritická frekvence, signály s vyšší frekvencí vrstvou procházejí.Takovéto měření se provádí v České republice v observatoři Průhonice pomocí digitální ionosondy DPS-4.
Ionosféra je důležitá zejména pro telekomunikace: pro radiové vysílání, pro komunikaci s družicemi na oběžné dráze či pro globální navigační systémy (např. GPS nebo evropský projekt Galileo). Poruchy v ionosféře se mohou projevit ve snížení spolehlivosti navigačních systémů či ve zhoršení komunikace s družicemi na oběžné dráze.
Plazma
Plazma je směs těžkých iontů a lehkých elektronů (nejlehčí iont H+ je 1837krát těžší než elektron), a proto vnější síla rozkmitá pouze lehké elektrony, zatímco těžké ionty můžeme považovat za relativně nehybné(přesně podle 2.Newtonova zákona).Také je kvazineutralní tzn. že hustota kladných a záporných elektronů je stejná, a projevuje kolektivní chování tzn.že nabité částice ovlivňují pohyb dalších nabitých částic na poměrně velkou vzdálenost
Plazma existuje ve vesmíru v různých, často velmi odlišných formách. S plazmatem se můžeme setkat například ve formě blesku, polární záře, uvnitř zářivek a tzv. neonů, či v elektrickém oblouku. Plazma tvoří také konvenční hvězdy, mlhoviny, ionosféru, či sluneční vítr. Parametry plazmatu v těchto formách se liší o mnoho řádů.
Definice plazmatu
Plazma je kvazineutrální plyn nabitých a neutrálních částic, který vykazuje kolektivní chování.
Plazmová frekvence
Elektrony tedy budou harmonicky kmitat kolem nehybných iontů s frekvencí, která je daná pouze jejich koncentrací v plazmatu. Čím větší koncentrace elektronů, tím vyšší plazmová frekvence, protože tím větší bude působit síla mezi elektrony a kladně nabitými ionty. Vztah mezi plazmatickou frekvencí a koncentrací elektronů se dá vyjádřit touto rovnicí:
ωpe označuje plazmovou frekvenci, ne značí koncentraci elektronů v m3, m je hmotnost elektronu, a ε0 je permitivita vakua.
Sir Edward Victor Appleton (6. září 1892 – 21. dubna 1965) byl britský fyzik a astronom. V roce 1947 obdržel Nobelovu cenu za fyziku za studium vyšších vrstev atmosféry tzv. Appletonových vrstev v ionosféře, především za důkaz existence ionosféry. Appletonovy vrstvy spolehlivě odrážejí radiové vlny na rozdíl od jiných vrstev, které odrážejí radiové vlny v závislosti na denní teplotě a čase.
Zdroje
Převzato z internetu (www.ulozto.cz), autor neznám.
http://cs.wikipedia.org/wiki/Ionosféra