Планета Земля. Познакомьтесь с миром, который мы называем домом

Еще один холодный слой, мезосфера, протянулся на высоте от 50 до 80 километров. Это самый верхний и разреженный слой атмосферы с самыми низкими атмосферными температурами. В мезопаузе, самой высокой точке мезосферы, температура падает до –100 °C. Здесь начинается последний слой атмосферы, называемый термосферой. Температура в этом слое опять начинает повышаться. Под действием ультрафиолетового и рентгеновского излучений Солнца атомы ионизируются. Электроны покидают их, оставляя положительно заряженные ионы.

Частично ионизация начинается уже в верхней части стратосферы. Поэтому вся область, которая находится на высоте от 50 до 400 километров, считается ионосферой. Ионосфера также подразделяется на слои, в зависимости от степени ионизации. Присутствие ионизированных частиц в этой области впервые было заподозрено, когда Гульельмо Маркони показал, что радиоволны могут огибать земной шар. Радиоволны распространяются по прямой, но возможна и передача сигналов вокруг земного шара на большие расстояния – без помощи спутников, – поскольку ионизированные слои отражают радиосигналы с длинами волн более 15 метров.

Самая нижняя часть ионосферы, на высоте от 50 до 90 километров, называется слоем D. Концентрация свободных электронов в нем низкая, и он отражает только длинные радиоволны. Далее над ним идет слой E, достигающий высоты 150 километров. Он ионизован сильнее, чем слой D, и отражает радиоволны со средними длинами волн. Однако его ионизация может исчезать в ночное время, поэтому радиосигналы средних длин волн в разное время проходят по-разному. Слой F, протяженностью от 150 до 400 километров, является наиболее сильно ионизированным среди слоев ионосферы и наиболее пригодным для радиосвязи.

На высоте около 400 километров атмосфера сильно разрежена и ее нельзя уже рассматривать как сплошной газ: столкновения между молекулами, атомами и ионами слишком редки. Поэтому понятие температуры здесь уже не имеет смысла. Частицы из этого слоя могут покидать земную атмосферу и вылетать в космос, поэтому его иногда называют экзосферой.

Магнитное экранирование

Самой верхней областью земной атмосферы является магнитосфера. Она находится за пределами ионосферы, на высоте от 500 километров и выше. В магнитосфере все атомы ионизированы и отдельные частицы образуют плазму – смесь положительно заряженных ионов и отрицательных электронов. Этот слой плазмы удерживается магнитным полем Земли.

Магнитосфера является последним форпостом планеты, она формирует «фюзеляж» нашего космического корабля под названием «Земля» (см. рис. 6.2). Со стороны, обращенной к Солнцу, она отклоняет заряженные частицы, направляя их за пределы нашей планеты. Взаимодействие солнечного ветра и магнитного поля Земли создает ударную волну на расстоянии около 14 радиусов Земли, но сама магнитосфера простирается на расстояние всего лишь около 60 000 километров. Граница между магнитосферой и межпланетным пространством называется магнитопаузой.

Рис. 6.2. Магнитосфера, внешний щит Земли, отклоняет солнечный ветер и дарит нам полярное сияние.