Cтраница 3
Во время солнечных вспышек магнитное поле Земли испытывает резкие возмущения - так называемые магнитные бури. Особенно сильные возмущения магнитного поля бывают в высоких широтах. При этом меняется ионосфера Земли, нарушается радиосвязь на коротких волнах, изменяются условия циркуляции атмосферы, в ней возникают сильные электромагнитные токи, огибающие Землю. Для биологов и врачей важно иметь в виду, что число магнитных бурь в течение года не остается постоянным. Значительно чаще они возникают в марте и сентябре-октябре. [31]
В последние годы активно обсуждаются проблемы так называемой космической погоды. Космическая погода описывает условия, которые преобладают выше стратосферы, где отклики атмосферы на солнечное воздействие особенно сильны. Области, на которые воздействует Солнце, включают верхнюю атмосферу и ионосферу Земли. Космическая погода изменяет также интенсивность радиационных поясов магнитосферы. Космическая погода определяется главным образом воздействием Солнца на область межпланетного пространства за пределами досягаемости магнитного поля Земли. Эта область заполнена потоком плазмы из внешней атмосферы Солнца вместе с его магнитным полем, которые в совокупности и формируют солнечный ветер. О возмущенных штормовых ( буревых) условиях космической погоды обычно судят по отклонениям магнитного поля, которые измеряются на спутниках и наземными инструментами. Об этих возмущениях можно также заключить по условиям в верхней атмосфере и ионосфере, где происходят интенсивные полярные сияния. [32]
Таким образом, открытая модель магнитосферы, основанная на предположении о пересоединении силовых линий магнитосферного и межпланетного магнитных полей, качественно описывает процесс взаимодействия солнечного ветра с магнитосферой достаточно правдоподобно. Однако, для того чтобы судить о том, насколько хорошо эта модель описывает развитие суббури с количественной точки зрения, необходимо выяснить, какие именно параметры электромагнитного поля и течения плазмы и с какой степенью уверенности предсказываются этой моделью. В частности, для количественного описания процессов развития суббури необходимо знать хотя бы размеры области существования электрического поля в магнитосфере и ионосфере Земли и интенсивность последнего. В связи с этим рассмотрим подробнее процесс пересоединения силовых линий магнитного поля и выясним параметры плазмы и ее движения, определяющие скорость этого пересоединения. [33]
В процессе распространения радиоволн их поляризация может меняться; напр. Фа радея явления Е поворачивается. Этим явлением пользуются при конструировании нек-рых волноводных элементов. Поворот плоскости поляризации при распространении радиоволн в ионосфере Земли часто нежелателен, в частности из-за поляризационных замираний. Его устраняют применением антенн со скрещенной или круговой поляризацией. [34]
На рис. 1.1 указаны значения соответствующих параметров ( сор, vt и 1D) при различных температурах и концентрациях электронов. По осям отложены в логарифмическом масштабе соответственно температура ( нерелятивистская скорость теплового движения) и концентрация ( плазменная частота) электронов. Приведены кривые зависимости концентрации от температуры при заданном числе частиц nD 0 1 и nD 1000 в сфере дебаевского радиуса. Сплошная кривая показывает изменение характеристик плазмы при переходе от центра Солнца к ионосфере Земли. Указаны также области, соответствующие электрическим разрядам в газах в лабораторных условиях. Наконец, указаны значения индукции магнитного поля Вэфф, плотность энергии которого ( Вэфф / 2 [ 1о) равна плотности 2пкТ энергии ионов и электронов. [35]
Радиоканалы наземной и спутниковой связи образуются с помощью передатчика и приемника радиоволн. Существует большое количество различных типов радиоканалов, отличающихся как используемым частотным диапазоном, так и дальностью канала. Диапазоны коротких, средних и длинных волн ( KB, CB и ДВ), называемые также диапазонами амплитудной модуляции ( AM - Amplitude Modulation) по типу используемого в них метода модуляции сигнала, обеспечивают дальнюю связь, но при невысокой скорости передачи данных. В диапазоне СВЧ ( свыше 4 ГГц) сигналы уже не отражаются ионосферой Земли и для устойчивой связи требуется наличие прямой видимости между передатчиком и приемником. Поэтому такие частоты используют либо спутниковые каналы, либо радиорелейные каналы, обеспечивающие выполнение этого условия. [36]
Земли); внешнее ( переменное электромагнитное поле), связанное с внешними источниками - токовыми системами в околоземном пространстве. Сумма главного и внешнего полей условно называется нормальным магнитным полем. Изучение и анализ аномального магнитного поля имеет практическое значение для расшифровки геологического строения региона, проведения тектонического, структурно-формационно-го, нефтегеологического и др. районирования, поисков и разведки месторождений полезных ископаемых. ПОЛЕ ЗЕМЛИ МАГНИТОТЕЛЛУ-РИЧЕСКОЕ - переменная составляющая естественного электромагнитного поля Земли, связанная с воздействием па ионосферу Земли космических потоков заряженных частиц, нарушающих равновесное электрическое состояние ионосферы, что приводит к возникновению вторичного электромагнитного поля, накладывающегося на постоянное электромагнитное поле Земли. СССР разработаны метод теллурических токов, комбинированного маг-нитотеллурического профилирования, магнитотеллурического зондирования. [37]
Земли); внешнее ( переменное электромагнитное поле), связанное с внешними источниками - токовыми системами в околоземном пространстве. Сумма главного и внешнего полей условно называется нормальным магнитным полем. Изучение и анализ аномального магнитного поля имеет практическое значение для расшифровки геологического строения региона, проведения тектонического, структурно-формационно-го, нефтегеологического и др. районирования, поисков и разведки месторождений полезных ископаемых. ПОЛЕ ЗЕМЛИ МАГНИТОТЕЛЛУ-РИЧЕСКОЕ - переменная составляющая естественного электромагнитного поля Земли, связанная с воздействием на ионосферу Земли космических потоков заряженных частиц, нарушающих равновесное электрическое состояние ионосферы, что приводит к возникновению вторичного электромагнитного поля, накладывающегося на постоянное электромагнитное поле Земли. СССР разработаны метод теллурических токов, комбинированного нагни тотеллури чес кого профилирования, магнитотеллурического зондирования. Ее методы основаны на выявлении зависимостей этих полей от электрических свойств геологической среды. [38]
Газ, который имеет достаточно высокую концентрацию ионизированных атомов и молекул, называется плазмой. Одним из методов ионизации газа является нагревание. При увеличении температуры растет скорость газовых молекул, поэтому при столкновениях происходит ударная ионизация. Все звезды и в том числе Солнце представляют гигантские сгустки высокотемпературной плазмы. Ионосфера Земли также состоит из плазмы. [39]
У кислорода по сравнению с атомом азота падает величина энергии ионизации, что вызвано спариванием электронов. При этом каждый из трех 2р - электронов располагается на одной из трех2р - орбиталей. В атоме кислорода на этом втором уровне появляется шестой электрон, так как уже нет свободной 2р - орбитали, то этот электрон вынужден располагаться на одной из тех 2р - орбиталей, где уже есть электрон. Межэлектронное отталкивание резко возрастает и перекрывает эффект действия заряда ядра. Кислород ионизируется легче, чем азот. Этим, между прочим, объясняется содержание ионосферы Земли, где много озона и ионов кислорода. Атом О имеет электронную конфигурацию: Is22sz2px22pyl2pzl, в которой находятся два неспаренных электрона. [40]
Солнце и другие звезды состоят из полностью ионизованной высокотемпературной плазмы. Холодные туманности и межзвездная среда также находятся в плазменном состоянии. Они представляют собой низкотемпературную плазму, ионизация которой происходит главным образом путем фотоионизации под действием ультрафиолетового излучения звезд. В околоземном пространстве слабоионизованная плазма находится в радиационных поясах и ионосфере Земли. С процессами, происходящими в этой плазме, связаны такие явления, как магнитные бури, нарушения дальней радиосвязи и полярные сияния. Низкотемпературная газоразрядная плазма, образующаяся при тлеющем, искровом, дуговом и других разрядах в газах, широко используется в различных источниках света, в газовых лазерах, для сварки, резки, плавки и других видов обработки металлов. Особенно большие надежды связываются с возможностью осуществления в будущем управляемой термоядерной реакции синтеза в высокотемпературной плазме. [41]
В ионосфере возникают интенсивные токи. Поскольку движение заряженных частиц зависит от величины и направления силовых линий электрического и магнитного полей, от их временных зависимостей, от знака заряда и вектора скорости, то в соответствии с уравнением (1.6) определение траектории каждой отдельной частицы представляет чрезвычайно трудную задачу. Она уподобляется задаче по определению взаимодействия многих тел. Каждая заряженная частица помимо действия полей испытывает при своем движении столкновения с другими частицами с непредсказуемым характером обмена импульсами. Для полей Е и В, произвольно меняющихся во времени и пространстве, уравнение (1.6) не интегрируется в общем виде. В настоящее время разработан механизм, объясняющий основные процессы взаимодействия солнечного ветра, магнитосферы и ионосферы Земли [9, 12], в том числе и образование полярных сияний. [42]