что такое ионосфера земли
IT News
Last update Вс, 29 Янв 2017 11pm
Что такое «ионосфера»?
В районе 65—965 км над поверхностью Земли молекулы атмосферного газа сталкиваются с сильно заряженными частицами, испускаемыми солнцем. В результате от молекул отщепляются электроны — этот процесс называется ионизацией. Таким образом, появляется быстро движущаяся плазма, состоящая из ионов — электрически заряженных частиц.
Ионосфера и радио
Ионосфера дает возможность осуществлять коротковолновые радиопередачи по всему земному шару. Радиоволны, отраженные слоем F, возвращаются на Землю в тысячах километрах от места, из которого они были посланы. Более длинные волны, использующиеся рядом стран в коммерческом радиовещании, отражаются более низкими слоями ионосферы и поэтому имеют меньший диапазон.
Изменяющаяся ионосфера
Тип ионов и электронов и насыщенность ими ионосферы меняются в зависимости от высоты (см. диаграмму) и времени суток. Днем слой Е имеет четкие границы; ночью они становятся неопределенными. Часть слоя F полностью исчезает ночью, так как сокращается и общее количество ионов.
Внутри ионосферы
В слоях Е и D рентгеновские и ультрафиолетовые лучи отщепляют электроны от молекул кислорода и азота. В результате’получаются положительно заряженные ионы кислорода (О2+) и окиси азота (NО+). Ионы О2+ и NO+ присутствуют также в слое Fj, в то время как слой F2 содержит большей частью ионы кислорода.
Ионосфера земли
Что такое ионосфера, ее функции и особенности
Под так называемой ионосферой принято понимать верхнюю часть атмосферы, которая располагается выше 50 километров от поверхности Земли. Данный слой сильно ионизирован, а не представляет собой космический вакуум, как думают некоторые. На самом деле сегодня считается, что «настоящий» космос начинается примерно со ста километров высоты. Так что ионосфера – это еще не космос. Но, разумеется, никакой жизни в данных слоях атмосферы быть не может из-за сильного разряжения.
Отсюда может возникнуть вполне закономерный вопрос: какую роль играет ионосфера в существовании планеты Земля и в жизни человечества вообще?
Состав ионосферы
Как уже упоминалось, ионосфера – это не полная пустота. Более того, здесь существует настоящая смесь газов, находящихся под сильной ионизацией в результате воздействия космических лучей, исходящих от Солнца.
Среди прочих, в наибольшей концентрации здесь находятся следующие газы:
Стоит также отметить, что степень ионизации данного слоя атмосферы увеличивается с возрастанием высоты, начиная с отметки в 60 километров. Прежде существовала теория относительно неизменности состава ионосферы, однако последние научные исследования показали, что содержание ионов и электронов в каждой единице объема может постоянно изменяться – в зависимости от тех или иных условий, включая даже время года и время суток.
Потому, хоть ионосферу и принято сегодня условно разделять на три слоя – D, E и F – данные слои не обозначены четкими границами.
Слои ионосферы
Так называемый слой D – это самый первый слой ионосферы. Он начинается примерно с 50 – 60 километров и заканчивается на высоте 90 километров. В данном случае на степень ионизации газа сказывается главным образом рентгеновское излучение, которое исходит от нашей звезды – Солнца. Кроме того, в небольшой степени ионизации данного слоя способствуют космические лучи, а также метеориты. Любопытно, что для данного слоя характерно снижение показателей по ионизации в ночное время суток.
Далее идет слой Е. Его границы располагаются примерно на высоте от 90 до 120 километров. Характерная особенность данного слоя – повышенная плотность плазмы. Здесь в качестве основного источника ионизации выступает коротковолновая солнечная радиация. Потому не приходится удивляться тому, что днем можно наблюдать повышение концентрации электронов. Ночью же напротив – эта концентрация существенно снижается. Поскольку в Е-слое наблюдается крайне высокая концентрация свободных носителей, этот слой играет существенную роль в распределении средневолновых и коротковолновых излучений.
Примечательно также, что вплоть до следующего слоя – слоя F – наблюдается постепенный рост температуры среды и концентрации электронов. Ближе к верхним частям F-слоя температура перестает расти, а концентрация электронов при этом постепенно снижается. В открытом же космосе данные показатели резко падают и доходят до своего возможного минимума в межпланетном пространстве.
Третий слой ионосферы – F слой. Он находится примерно на высоте от 120 до 140 километров. При этом максимум ионов приходится на высоту от 150 до 200 км. Через диффузию, образовавшаяся здесь плазма переносится вверх. По этой причине самая большая концентрация ионов и электроном наблюдается примерно на высотах от 250 до 400 километров. До 1 000 км можно наблюдать самую большую концентрацию так называемых легких ионов кислорода. С увеличением же высоты происходит повышение концентрации ионов водорода, а в небольшой концентрации можно наблюдать ионы гелия.
Данный слой также может отражать радиоволны, что дает возможность, в свою очередь, передавать через слой F коротковолновые радиосигналы на максимально большие расстояния. Если речь идет о волнах с частотой менее 10 МГц, то стабильность их передачи не будет зависеть от солнечной активности.
Формирование северного сияния
Многим наверняка известно, что именно в ионосфере формируется красивейшее явление природы – так называемое северное сияние. Так как ионосфера не препятствует прохождению ультрафиолетовых лучей (более того, она сама является результатом действия этих лучей), то они способствуют возникновению всевозможных сияний. В том числе, и самого знаменитого – северного. Происходит бомбардировка заряженными частицами верхних слоев ионосферы, в результате чего и возникает характерное красивое свечение.
Однако северное сияние отнюдь не является главным. Некоторые виды сияний начинают формироваться в результате очень сложного возмущения электромагнитного поля Земли. Происходит это нередко перед землетрясениями. Поэтому ученые пристально следят за такими видами сияний с целью прогнозирования подобного рода катастроф.
Значение ионосферы
Важно, что ионосфера задерживает различные виды ультрафиолетового излучения, которое могло бы нанести вред живым организмам на планете. Остаточное ультрафиолетовое излучение не приносит ущерба ни человеку, ни животным. Таким образом, ионосфера – важнейшее условие для поддержания жизни на планете Земля.
Ионосфера, как уже упоминалось, является средой для распространения некоторых видов радиоволн. Таким образом, она дополнительно служит и радиосвязи на длинные расстояния.
Считается, что именно в ионосфере происходит формирование электромагнитных бурь, которые могут оказывать влияние на самочувствие метеозависимых людей. Происходит изменение самочувствия у них как раз из-за воздействия на атмосферу Земли солнечных вспышек. Стопроцентного научного подтверждения данное явление пока еще не получило. Но медики указывают на статистические данные, которые однозначно показывают зависимость между ухудшением самочувствия людей и формированием магнитных бурь, вспышками на Солнце.
Исследование ионосферы Земли – сегодня одна из важнейших научных задач. И дело здесь не только в необходимости проведения фундаментальных исследования, но и в сугубо практических целях. Ведь ионосфера способствует распространению радиоизлучения, потому исследование физики космической плазмы, исследование нестационарных и неоднородных структур высокоширотных слоев ионосферы служат и ряду исключительно практических задач. К примеру, корректное применение спутниковых навигационных систем и обеспечение стабильной связи и навигации в Арктике.
Надо сказать, что исследования эти начались далеко не вчера. Более того, за открытие слоя F несколько десятилетий назад была вручена Нобелевская премия.
Сегодня все в мире понимают необходимость проведения исследовательских работ в области изучения ионосферы, поэтому государствами выделяются крупные денежные суммы на данные нужды.
Существует даже версия того, что, оказывая воздействие на ионосферу, можно ни больше, ни меньше, а управлять погодой и стихийными бедствиями. Однако стопроцентно научного подтверждения данная точка зрения также пока не нашла.
Однако не подлежит сомнению то, что ионосфера является важнейшей материей, без которой не только невозможны многие привычные нам виды радиосвязи, но и вообще жизнь на Земле.
Добавить комментарий Отменить ответ
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.
Ионосфера. Часть 1. Научное наследие Николы Теслы
Тема ионосферы, полярных сияний и возможного получения электричества из ионосферы уже поднималась ранее в рамках моего спеца. Я решила продолжить тему и сделать серию публикаций об ионосфере и её изучении.
Никола Тесла в возрасте 29 лет
Я также нашла книгу на английском языке, в которой в увлекательной форме рассказывается о жизни и научной деятельности Н.Теслы. Книга называется «Tesla. The man out of time». В книге он предстает как очень эксцентричный человек со странными привычками, полностью увлеченный научными исследованиями. Благодаря своим патентам он смог даже разбогатеть, однако растратил все свои средства на последний большой эксперимент и умер в крайней нищете.
Основные изобретения и открытия Н. Теслы:
Наследие Теслы
Экс-директор музея Н. Теслы Велимир Абрамович — опубликовал письмо-обращение «Наследие Н. Теслы — пришло время изучать», в котором указал, что «с 1952 года хранится около 60 тыс. ещё не изученных научных документов всемирно известного сербского учёного» и предложил создать Российско-сербское общество по изучению научного наследия Николы Теслы. Аналогичное письмо пришло к известному сценаристу, режиссёру и писателю В.Л. Правдивцеву. Он стал официальным представителем международного центра по исследованию наследия Теслы. В статье «Никола Тесла, ионосфера и резонансы человеческого мозга» Правдивцев показал, как ионосфера связана с функционированием нашего мозга, в частности, суточных ритмов.
Схематичное изображение взаимодействия ионосферы и солнечного ветра.
В XIX веке ученые еще только догадывались о существовании электропроводящего слоя в атмосфере нашей планеты. В частности, ученые пытались объяснить природу полярных сияний, и впервые к разгадке этой тайны приблизился М. Ломоносов: после серии проведенных опытов он доказал электрическую природу явления. Исследования других ученых подтвердили его догадку. Позднее британские физики уже высказывали мысль о существовании проводящего слоя в верхней атмосфере. Но дальше этой догадки дело не шло: не была ясна причина, почему такой слой должен существовать.
В 1891 году Никола Тесла предположил наличие космических лучей, идущих от Солнца. Спустя короткое время ученый понял, что эта солнечная радиация должна на больших высотах ионизировать земную атмосферу, создавая вокруг планеты электропроводящий слой. Поскольку нижние слои атмосферы являются хорошим изолятором, этот верхний токопроводящий слой, полагал Тесла, обязательно должен быть электрически заряжен относительно поверхности Земли, причем до огромных напряжений — до сотен тысяч и даже до миллионов вольт. Другими словами, земной шар вместе с высотным электропроводящим слоем подобен гигантскому сферическому конденсатору.
Тесла мечтал научиться получать электроэнергию из ионосферы и без проводов передавать ее в любое место на планете, обеспечив людей бесплатной электроэнергией. В 1897 году он подает заявки в США и России на устройство для передачи электроэнергии на большие расстояния через сильно разреженные верхние слои атмосферы (слово «ионосфера» в научном обиходе появилось позднее). Через три года он получает патенты в США и в России. Через два года после патентов Теслы, в 1902 году, изучая прохождение радиоволн, англичанин О. Хэвисайд и американец А.Э. Кеннелли независимо друг от друга пришли к выводу, что высоко над Землей существует ионизированный слой атмосферы с большой проводимостью, способный отражать короткие радиоволны. Его назвали слоем Хэвисайда-Кеннели, а затем — ионосферой.
Начались исследования ионосферы. Ученые самых разных стран быстро накапливали знания, и вскоре выяснилось, что ионосфера имеет поистине замечательные свойства. Более того, к сегодняшнему дню ясно, что без этого удивительного слоя вокруг Земли на нашей планете просто не существовало бы жизни. Во-первых, подтвердилась догадка Теслы об электрическом заряде ионосферы. Этот ионизированный и электропроводящий верхний слой атмосферы относительно земной поверхности оказался заряженным положительно. В свою очередь, поверхность Земли с её грунтовыми водами и соленой водой морей и океанов, тоже обладающая достаточно высокой электропроводностью, несет отрицательный заряд.
Такая система двух концентрических противоположно заряженных шаров в физике называется шаровым конденсатором. Разность потенциалов между сферами земного конденсатора оказалась огромной — в сотни тысяч вольт.
Ионосфера «разряжается» всякий раз, когда где-нибудь происходит гроза и «заряжается» солнечным ветром. По сути, ионосфера, как и предполагал Тесла — оказалась вечным генератором и аккумулятором электроэнергии.
Вертикальный разрез глобальной ионосферы с условным выделением основных зон. Приведены изолинии плазменных частот (МГц)
Далее он написал о резонансах Шумана, что тоже весьма интересно. Эти резонансы совпадают по частоте с суточными изменениями частот головного мозга. «С точки зрения радиотехники, эти две огромные сферы, помещённые одна в другую — Земля и окружающий её слой ионосферы — образуют гигантский сферический резонатор, подобный пространству внутри струнного музыкального инструмента, где резонируют звуковые волны. Только в данном случае резонируют электромагнитные волны. Эта полость, заполненная слабо электропроводящей средой и ограниченная двумя проводящими поверхностями — поверхностью Земли и слоем ионосферы — прекрасный канал, волновод для передачи электромагнитных волн. В таком резонаторе волны определенных частот, многократно отражаясь от слоёв ионосферы и земной поверхности, способны не раз обогнуть земной шар. Если возникшая в полости резонатора электромагнитная волна после огибания земного шара снова совпадет с собственной фазой, то есть войдет в резонанс, то образуется так называемая стоячая волна. Даже без дополнительной подпитки она может существовать довольно долго. Первым, кто наблюдал и описал это явление — наличие сверхнизких частот у Земли — был Никола Тесла. Позднее, когда изучением ионосферы усиленно занялись в разных странах, эти резонансные частоты ионосферы были измерены с большой точностью». В частности, их рассчитал Винфрид Отто Шуман. Расчеты, сделанные им, исходя из размеров Земли и ее ионосферы, сначала показали частоту основного резонанса Земли приблизительно — около 10 Гц. Позднее, после многочисленных исследований и перепроверок была экспериментально определена точная частота Земли — 7,83 Гц. Другими словами, волны этой частоты, распространяясь со скоростью света в сферическом слое между поверхностью Земли и нижней ионосферой, огибают Землю примерно 8 раз за секунду. С тех пор в науке частота 7,83 Гц называется частотой резонанса Шумана или волной Шумана. Зная собственную частоту Земли, несложно рассчитать и длину волны Шумана — 38 тысяч км. Эта стоячая волна приблизительно соответствует окружности Земли — 40 тысяч километров. Сегодня известно восемь частот Шумана.
Резонансы ионосферы и ритмы активности головного мозга (Правдивцев, « Никола Тесла, Ионосфера и резонансы человеческого мозга»).
Прочитав в 1952 году статью Шумана о резонансных частотах ионосферы, немецкий врач Герберт Кёниг обратил внимание на совпадение главной резонансной частоты ионосферы 7,83 Гц с диапазоном альфа-волн (7,5-13 Гц) человеческого мозга. Ему это показалось любопытным, и он связался с Шуманом. С этого момента начались их совместные исследования. Выяснилось, что и другие резонансные частоты ионосферы совпадают с главными ритмами человеческого мозга.
Как показали совместные исследования О.Шумана и его аспиранта Г. Кенига, резонансные частоты ионосферы совпадают с суточными ритмами человеческого мозга.
В дальнейшем возникла мысль о неслучайности этого совпадения. Что ионосфера — своего рода задающий генератор для биоритмов всего живого на планете, своего рода дирижер оркестра, называемого жизнью.
Из этого можно сделать вывод, например, что ночная работа вредна для работы мозга и не продуктивна, а дневной сон не даст полноценного отдыха.
3 Комментарии
После прочтения статьи я проявил некоторый скептицизм по поводу ее содержания.
Честно говоря, для меня загорелись две большие сигнальные лампочки:
1)Тесла
2)Биоритмы
Дело в том, что и то, и другой довольно частно используется в псевдонаучных статьях, так что я решил погуглить инфу.
В вики нашел ионосферу, A- и B-волны, даже Шумановский резонанс, однако никаких намеков на то, что это как-то связано с биоритмами, не было и в помине. Далее я посмотрел, что там пишут в похожих статьях, я ориентировался на имя врача Герберта Кёнинга, так вот, врача я нигде не нашёл, кроме как в похожих статьях, а содержание этих других статей меня сильно огорчило. С помощью биоритмов и Шумановского резонанса в них «доказывалось» существование всякого рода экстрасенсорики, магии и целительства, и еще кучи антинаучной ерунды. Я если честно, очень удивлён, что на Заставе НКК могут быть опубликованы материалы, связанные с подобными вещами. Я очень надеюсь, что вторая часть статьи будет не о магии и ясновидении.
Ну, что насчёт вики — это не энциклопедия, а инструмент поиска. Википедия постоянно правится, в её статьях могут пропадать ссылки и даже появляться откровенное враньё. Гугл надёжнее — он сразу даёт ссылку на источник, если он известен, а тем более выложен в сети.
Тем не менее биоритмы существуют в живой природе независимо от мнения шарлатанов, в том числе буржуазных журналистов. И Тесла реальный человек, внесший вклад в физику. А вот врача Герберта Кенига деймтвительно нет — ни портрета, ни работ (кроме одного патента), ни упоминаний в биографии Шумана (хотя наверняка полную версию лучше читать на немецком). Потому с огромной долей вероятности это — слух, фальшивка, пущенная журналистами в преддверии сенсационного «гиперпрыжка 2012 года».
Что с этим делать? Нужно расследование. Откуда пошла эта «взаимосвязь» науки и эзотерики. Попробуем?
Благодарю за внимательное прочтение статьи!
Я занялась поиском таинственного «немецкого врача». Герберт Кёниг был не врачом, а студентом Шумана. Вероятно он стал «доктором» в значении «врач» при переводе на русский язык, поскольку на английском кандидат наук будет PhD — philosophy doctor. На самом же деле он на тот момент был аспирантом Электрофизического Института в Техническом Университете Мюнхена (Electrophysical Institute at the Technical University of Munich). Мне удалось найти статью, где была ссылка на совместную работу Шумана и Кёнига, а сама статья посвящена 50-летию с момента открытия резонансов Шумана (http://www.hese-project.org/hese-uk/en/papers/schlegel_schumann.pdf).
Шуман сам интересовался биологическими эффектами открытых им частот, а Кёниг продолжил эти работы. Его исследования привели к интересным результатам. Выяснилось, в частности, что этим ритмам подчиняются клетки дрожжей, бактерий, животные и растения. Чувствительность человека к погоде, например, усиливалась с увеличением амплитуд природных колебаний на частоте 10 Гц. С помощью искусственного генератора таких волн человеческие суточные ритмы существенно ускорялись и тестируемые испытывали замедленную реакцию или головную боль. Во всех этих экспериментах была показана сильная зависимость от частоты (http://www.hese-project.org/hese-uk/en/papers/schlegel_schumann.pdf).
Данные исследования продолжаются, вот, например, статья http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306987703000276. Однако, она платная и полный текст статьи недоступен. Автору был послан личный запрос на полный текст статьи, но пока от него еще никакого ответа не пришло… Из аннотации можно понять, что в статье речь идет о том, что интеллект зависит от синхронизации с частотами Шумана.
К, сожалению очень много статей действительно интересных, оказываются платными. Вот так ограничивается доступ до научных знаний для большинства людей. Журналы таким образом зарабатывают большие деньги, поскольку автор за публикацию должен заплатить, а читатель — чтоб прочитать. При этом есть журналы с открытым доступом, однако ученые вынуждены публиковать свои работы в платных журналах, от этого зависит зарплата, личный рейтинг и рейтинг института. В таких рейтинговых журналах серьезное рецензирование, которое продолжается порой по нескольку лет. И весь труд оказывается под замком в журнале в итоге. Можно, конечно, лично послать текст статьи по запросу. Но это уже зависит от человека, от конкретного ученого: захочет ли он поделиться.
Оставить комментарий Отменить ответ
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.