Файл: Ионосфера.docx

МИНОБРНАУКИ РОССИИ




федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова»

(БГТУ «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова»)
БГТУ.СМК-Ф-4.2-К5-01
Факультет О Естественнонаучный факультет
шифр наименование
Кафедра О1 Экология и безопасность жизнедеятельности
шифр наименование
Дисциплина Экология

РЕФЕРАТ
на тему

Ионосфера

Выполнил студент группы А582

Внуков А.Н.

				Фамилия И.О.
							РУКОВОДИТЕЛЬ
РассошенкоЮ.С..
Фамилия И.О.							Подпись
Оценка
«10»					ноябрь			2019 г.

---

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2019г.

Содержание

1)Введение……………………………………………………………………….3

2)Ионосфера……………………………………………………………………..4

3)Слои Ионосферы……………………………………………………………...5

4)Электропроводимость………………………………………………………..6

5)Землетрясния………………………………………………………………….7

6)Связь ориентации поперечных осей мелкомасштабных анизотропных неоднородностей среднеширотной ионосферы с направлением дрейфа на высотах F-области…………………………………………………………….9

7)Северное Сияние……………………………………………………………..13

8)Заключение…………………………………………………………………...14

9)Библиографический список………………………………………………....15

ВВЕДЕНИЕ

Атмосфера Земли представляет собой газовую оболочку нашей планеты. Ее нижняя граница проходит на уровне земной коры и гидросферы, а верхняя переходит в околоземную область космического пространства. Атмосфера содержит около 78% азота, 20% кислорода, до 1% аргона, углекислого газа, водорода, гелия, неона и некоторых других газов.

Данная земная оболочка характеризуется четко выраженной слоистостью. Слои атмосферы определяются вертикальным распределением температуры и различной плотностью газов на разных ее уровнях, и на сегодняшний день различают следующие слои атмосферы:

1. 
   Тропосфера
   
2. 
   Стратосфера
   
3. 
   Мезосфера
   
4. 
   Термосфера
   
5. 
   Экзосфера
   

И сегодня мы внесем немного ясности о слое, получившим название «Ионосфера»

Ионосфера

На самом деле, ионосфера не является отдельным слоем. Этот термин был введен и используется для обозначения атмосферы на высоте от 50км до 1000 км, где под влияниям солнечных лучей происходит ионизация верхней части атмосферы Земли.

В двух словах, ионосфера представляет собой естественное природное образование разреженной ионизированной плазмы, располагающейся в магнитном поле Земли, обладает высокой радио и электропроводимостью, прозрачно намекает на такие аномалии, как, например, землетрясение и люминесценциируется, образуя северное сияние.

Степень ионизации существенно увеличивается с высоты 60 километров. Вследствие наблюдений было установлено, что ионосфера постоянно изменяется. Содержание в единице объема электронов и ионов в ионосфере по высоте распределяется неравномерно, поэтому ионосфера разделяется на слои D, E, F , которые не имеют четко обозначенных границ. Их расположение и насыщенность постоянно изменяются в течение суток, сезона и одиннадцатилетнего солнечного цикла

---

.

Слои Ионосферы

 Первые предположения о существовании высоко над Землёй электропроводящего слоя высказывались в связи с исследованием магнитного поля Земли и атмосферного электричества. 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. Научные исследования ионосферы 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 ионосферы.[2]

Электропроводимость

Слой D находится на высотах от 60 до 90 км, это область слабой ионизации. На ионизацию здесь влияет, в основном, рентгеновское излучение Солнца, а также дополнительные слабые источники ионизации: космические лучи, метеориты. Для слоя D характерно резкое снижение степени ионизации ночью.

Слой E находится на высотах от 90 - 120 км, характеризуется большими плотностями плазмы. Основной источник ионизации – это солнечная коротковолновая радиация, поэтому в дневное время происходит рост концентрации электронов, а в ночное – падает. Так как в слое E существует высокая концентрация свободных носителей, то он имеет большое значение в распределении средневолнового и коротковолнового излучения.
Слой F располагается выше 130 - 140 км. Максимальное ионообразование происходит на высотах 150 - 200 км. Образовавшаяся плазма вследствие диффузии переносится вверх и вниз из области максимума, поэтому наибольшая концентрация электронов и ионов сосредоточена на уровне 250 - 400 км над уровнем моря. На высотах от 400 до 1000 км наибольшая концентрация лёгких ионов кислорода, а ещё выше — ионов водорода (протонов) и в небольших количествах ионов гелия. Слой F характеризуется способностью отражать радиоволны, что дает возможность передавать радиосигналы коротковолнового диапазона на большие расстояния. Ионный состав слоя F определяется солнечной активностью, но это не влияет на стабильность отражения электромагнитных волн с частотой меньше 10 МГц.

Землетрясения

---

Основными методами изучения ионосферы является Ионосферное вертикальное зондирование Земли и метод радиопросвечивания с использованием GPS и Глонасс [6].




Рисунок 1. Метод радиопросвечивания с использованием GPS и Глонасс.


С учетом того, что условия для распространения радиоволн зависят от частоты работы, диагностика ионосферы проводится с использованием цифровых ионосондов, измеряющих задержки радиосигналов декаметра различных частот. Ионограмма — это отображение данных, полученных ионозоном. Это график виртуальной высоты отражения ионосферы (на самом деле, время между передачей и приемом радиосигнала) по сравнению с частотой звучания. Вертикальные и почти вертикальные ионограммы обеспечивают основную долю информации о пространственно-временной структуре ионосферной плазмы над ионосондом. Особый интерес представляет изучение динамических процессов из серии ионограмм, принятых раз в минуту. Изучение сейсмических ионосферных эффектов с помощью мельчайших ионограмм может быть весьма информативным. Известно, что параметры ионосферных слоев могут существенно варьироваться как до, так и после землетрясения, и такие отклонения обнаруживаются из данных ионосонов. Недавние наблюдения показывают, что последствия землетрясения могут произойти на больших расстояниях от эпицентра. Например, в Иркутской области были выявлены аномалии, которые произошли через несколько десятков минут после главного удара землетрясения 11.03.2011 в Японии. На начальном этапе аномалия была зарегистрирована как многоквакарная структура в ионограмме, которая, вероятно, была связана с несколькими слоями ионосферы. Эта структура была интерпретирована итеративной реконструкцией профиля плотности электронов в одномерном приближении (стратифицированной ионосфере), и была опубликована интерперация. На следующем этапе ионограммы показали U-образную структуру с определенным кратным отражением. Распространение мультипатов обычно ассоциируется с дополнительными вневертикальными лучами, которые вызваны перемещаемыми ионосферными нарушениями (TID). В связи с этим целесообразно использовать 2D-модель плотности электронов, в зависимости как от вертикальных, так и от горизонтальных координат. В нашем исследовании приближение геометрической оптики использовалось для имитации вертикальных ионограмм в условиях сильных горизонтальных градиентов плотности электронов. Результаты исследования показывают, что различные позиции U-образной структуры в отношении основного следа ионограммы могут быть получены для одного TID. Описаны специфические лучевые пути, образующие дополнительные следы ионограммы. В зависимости от местоположения TID, U-образная структура может произойти с или без определенного многополосного отражения. [5]

---

Аномальная депрессия максимальной частоты плазмы в ионосфере (foF2) значительно появляется в течение 1-5 дней до M больше, чем или равна 5,0 землетрясений в районе Тайваня в 1994 - 1999 годах (Лю и др. 2003). В этой работе мы предлагаем два статистических теста против аномалии foF2 в качестве кандидата на прекурсор землетрясений на основе критериев, включая уровень успеха, скорость тревоги, увеличение вероятности, и R оценка. Проводится один статистический тест для изучения значимости наблюдаемых аномалий foF2, связанных с зарегистрированными М более или равнялись 5,0 землетрясениям в районе Тайваня в 1994-1999 годах. Другой статистический тест предназначен для сравнения метода на основе аномалий foF2 с конкурентоспособными альтернативами для прогнозирования исследуемых землетрясений. Участвующие альтернативы наивные прогнозы, основанные на монеты метания эксперимента и простой метод прогнозирования построен из текущего M больше, чем или равна 5,0 землетрясений каталог анавий в 1994 - 1999 годах. Результаты моделирования показывают, что, в отличие от возможных аномалий foF2, наблюдаемые аномалии foF2 значительно связаны с землетрясением. Кроме того, по сравнению с исследуемыми альтернативными прогнозами аномалия foF2 остается действительной для временной тревожности М, превышающем или равной 5,0 землетрясениям в районе Тайваня в 1994 - 1999 годах. [1]

Связь ориентации поперечных осей мелкомасштабных анизотропных неоднородностей среднеширотной ионосферы с направлением дрейфа на высотах F-области.

Ранее было установлено, что в полярной ионосфере мелкомасштабные неоднородности (МН), вытянутые вдоль магнитного поля, анизотропны в поперечном к магнитному полю направлении. При этом большая из поперечных осей МН имеет тенденцию ориентироваться вдоль направления дрейфа МН. Косвенно это подтверждалось и для ионосферы средних широт, однако прямые сопоставления направления анизотропии МН и направления ионосферного дрейфа для средних широт отсутствовали.

Прямое сопоставление экспериментальных данных о форме МН с параметрами движения неоднородностей при измерениях в одном и том же месте (Москва) в одно и то же время. Ранее экспериментально полученные значения ориентации поперечной анизотропии МН в среднеширотной ионосфере сравнивались только с моделью нейтральных ветров

---