1. 7.3.Нейтральные и заряженные (электроны и ионы) частицы и их
плотность
Количество нейтральных частиц Nн в единице объѐма (плотность)
зависит от температуры, молекулярного веса газа, ускорения силы тяжести.
h км
Значения Nн подвержены
400
Усредненная кривая изменениям за счѐт регулярных и
300 Nн нерегулярных температурных
200
изменений в пространстве и во
времени, а также за счѐт
100
перемещения воздушных масс.
108 1010 1012 1014 1016 1018 См-3
Рис 7.3.
Распределения заряженных частиц
В ионосфере на h= 50-60км присутствуют:
1) нейтральные частицы;
2) свободные заряженные частицы: электроны + и - ионы
Количество + и – частиц одинаково. В целом ионосфера плазма -
электрически нейтральна.
Основными параметрами ионосферы являются:
1) электронная концентрация (плотность) Ne (1/м3);
2) эффективная частота соударений (νэфф) (1/с) электронов с тяжелыми
частицами.
Свободные заряды появляются в результате процесса ионизации.
Основной источник ионизации в атмосфере солнечная радиация в виде
фотонов. Фотоионизация проникает по схеме:
, где Г – нейтральная частица, - энергия
фотона. Кроме процесса фотоионизации есть ещѐ процесс ударной
ионизации, которая возникает при соударении корпускул с нейтральными
частицами. Корпускулы испускает Солнце - это электроны + протоны =
солнечный ветер. В средних широтах роль ударной ионизации невелика. Она
велика в полярных широтах. Количество заряженных частиц в атмосфере
зависит и от обратного процесса – рекомбинации:
(7.1.)
.
Суммарное изменение во времени электронной концентрации на
высоте h определяется уравнением:
1

2. (7.2.)
Ju ( h )
- эффективный коэффициент ионизации (м-3с-1), определяющий
количество ионизированных частиц в единицу объема за единицу времени;
p( h ) - эффективный коэффициент рекомбинации (м3с-1),
характеризующий вероятность воссоединения ионизированных частиц.
При равновесном состоянии, что имеет место в полуденные часы:
.
В идеальном случае:
h км
Ne
Пс
Пс – плотность
Внешняя
ионосфера ионизирующего воздействия;
O
Nн – число нейтральных
Внутреняя
ионосфера Nн частиц.
Nн Пс Ne ,
Ne max
Рис 7.4.
На самом деле: Имеется 4 слоя:
h км Слой D – дневной слой;
Внешняя Слой Е – существует круглые сутки,
ионосфера но в дневное время концентрация
103
больше, чем в ночное;
Слой F1 наблюдается в средних
F2 широтах только в дневное летнее
F1
10 2
E время;
D Слой F2 существует всегда.
Ne cm-3
102 103 104 105 106
Рис 7.5.
2

3. h, км
300 Зависимость эффективного числа
соударений в единицу времени.
200
100
102 103 104 105 106 νэфф , с-1
Рис 7.6.
3