"Неможливо побачити, відчути чи загнати в пробірку повітря": як науковці вивчають іоносферу на висоті в сотні кілометрів

Здебільшого іоносферу вивчають дистанційно, за допомогою спеціальних радіолокаторів – іонозондів. Цей прилад складається: з імпульсного передавача, який працює на кількох сотнях фіксованих частот, приймача, антен, засобу відображення отриманих сигналів (зараз – комп’ютера). Кожні кілька хвилин через передавач та антену зондуючий радіосигнал випромінюється в іоносферу (найчастіше – вертикально догори). Сигнал потрапляє до електропровідного шару і віддзеркалюється від нього в тому місці, де його частота дорівнює так званій плазмовій частоті.

Як розповіли у Національному антарктичному науковому центрі, плазмова частота залежить від щільності плазми. Тож чим більша в плазмі концентрація електронів, тим частота вища. А оскільки рівень іонізації збільшується з висотою, то на менших висотах віддзеркалюються сигнали нижчих частот, а на більших – вищих.

Однак не всі радіосигнали, що поширюються з поверхні Землі, повертаються вниз. Сигнали з високими частотами "летять" далі в космос. Тож якщо сигнал не віддзеркалився, значить його частота перевищила критичну, тобто плазмову частоту на тій висоті, де електрони сконцентровані максимально. Віддзеркалені іоносферою сигнали приймаються антеною та фіксуються приймачем. За часом, який потрібен для цього, можна розрахувати висоту шарів іоносфери. В результаті зображується залежність висоти відбиття від частоти радіосигналів, яка називається іонограмою.

Іонограму можна перерахувати у висотний профіль електронної концентрації. За ним можна вивчати як фундаментальні речі – будову та характеристики іоносфери, так і цілком прикладні – прогнозувати умови поширення сигналів систем іоносферного зв'язку, супутникової навігації. Зараз на станції "Академік Вернадський" працюють два іонозонди: австралійський та український  – розроблений співробітниками Радіоастрономічного інституту НАН України (Харків). Чим вони відрізняються та чому Україна може неабияк пишатися розробкою харківських вчених полярники розповідатимуть в наступній частині. 

Зазначимо, іоносфера має кілька різних шарів, що суттєво різняться між собою, адже "знизу" на неї впливає нейтральна атмосфера, а саме вітри, а "згори" – магнітне поле. Параметри іоносфери змінюються залежно від географічних і геомагнітних координат, часу доби і сезону, на них сильно впливає активність Сонця і її 11-річний цикл. В іоносфері виникають плазмові нестійкості та неоднорідності, які ускладнюють роботу наземно-космічних систем. Тож розгадавши велику кількість таємниць іоносфери, людство зможе перейти на новий рівень розуміння не тільки атмосфери Землі, але й багатьох фізичних загадок Всесвіту.

Нагадаємо, полярники станції "Академік Вернадський" для вивчення іоносфери встановили спеціальні антени. Крім того, Крім того, криголам «Ноосфера» здійснив перший рейс до Антарктиди.

Також Інформатор писав, для чого полярники їздять на сусідні острови. 

Підписуйтесь на наш Telegram-канал, щоб не пропустити важливих новин. За новинами в режимі онлайн прямо в месенджері слідкуйте на нашому Telegram-каналі Інформатор Live. Підписатися на канал у Viber можна тут.