БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (ИО)
Высота главного максимума И. (hmaxF) в средних широтах Северного полушария изменяется в течение суток сложным образом (рис. 4), глубоко спускаясь утром и достигая максимума вблизи полуночи. Высота слоя F зимой ниже (кривая I), чем летом (кривая II), а при высокой активности Солнца (кривая III) выше, чем при низкой (кривые I и II).
В последнее время была развита новая теория образования области F, учитывающая действие амбиполярной диффузии, которая объяснила многие особенности области F и в том числе основную аномалию — образование максимума nе значительно выше максимума ионообразования, расположенного в области 150 км. Описанные выше вариации высоты слоя F она связывает с изменением в течение дня интенсивности ионизации и температуры атмосферы. Существование слоя F ночью объясняется притоком ионов сверху, из протоносферы, где они накапливаются в течение светлой части дня. Из-за различия механизма образования высота слоя ночью выше, чем днём.
Многие особенности в изменении верхней части И., расположенной над максимумом области F, повторяют суточный ход и глобальное распределение nе в максимуме слоя. Это говорит о тесной связи этих областей И. Выше максимума области F уменьшение концентрации ионов с высотой происходит по барометрической формуле. При этом с увеличением высоты возрастает доля более лёгких ионов. Поэтому преобладание ионов O+ в области F сменяется днём выше 1000 км преобладанием ионов Н+ (протоносфера). Ночью в связи с понижением температуры протоносфера опускается до высот ~ 600 км. В верхней части И. по направлению к высоким широтам обнаружен рост доли тяжёлых ионов на данной высоте, что аналогичным образом связывается с наблюдаемым ростом температуры. Однако поведение И. в полярных областях пока полностью не объяснено.
Движения потоков заряженных частиц в И. приводят к возникновению турбулентных неоднородностей электронной концентрации. Причины их возникновения — флуктуация ионизующего излучения и непрерывное вторжение в атмосферу метеоров, образующих ионизированные следы. Движение ионизованных масс и турбулентность И. влияют на распространение радиоволн, вызывая замирание.
Изучение И. продолжает развиваться в двух направлениях — с точки зрения её влияния на распространение радиоволн и исследования физико-химических процессов, происходящих в ней, что привело к рождению новой науки — аэрономии. Современная теория позволила объяснить и распределение ионов с высотой, и эффективный коэффициент рекомбинации. Ставится задача построения единой глобальной динамической модели И. Осуществление такой задачи требует сочетания теоретических и лабораторных исследований с методами непосредственных измерений на ракетах и спутниках и систематических наблюдений И. на сети наземных станций.
Лит.: Гинзбург В. Л., Распространение электромагнитных волн в плазме, М., 1960; Альперт Я. Л., Распространение радиоволн и ионосфера, М., 1960; Данилов А. Д., Химия, атмосфера и космос, Л., 1968; Ратклиф Дж. А., Уикс К., Ионосфера, в сборнике: Физика верхней атмосферы, пер. с англ., М., 1963, с. 339—418; Николе М., Аэрономия, пер. с англ., М., 1964; Исследования верхней атмосферы с помощью ракет и спутников, пер. с англ., М., 1961; Распределение электронной концентрации в ионосфере и экзосфере. Сб. докладов, пер. с англ., М., 1964; Электронная концентрация в ионосфере и экзосфере. Сб. статей, пер. с англ., М., 1966; Распределение электронов в верхней атмосфере, пер. с англ., М., 1969; Данилов А. Д., Химия ионосферы, Л., 1967; Ионосферные процессы, под ред. В. Е. Степанова, Новосиб., 1968; Уиттен Р. К. и Поппов И. Д., Физика нижней ионосферы, пер. с англ., М., 1968; Иванов-Холодный Г. С. и Никольский Г. М., Солнце и ионосфера, М., 1969.
Г. С. Иванов-Холодный.
Рис. 1. Схема вертикального строения ионосферы.
Рис. 2. Типичное распределение по вертикали электронной концентрации nе в ионосфере. Буквами отмечено положение различных областей.
Рис. 3. Среднее измеренное значение эффективного коэффициента рекомбинации a¢ на высотах 50 — 300 км.
Рис. 4. Изменение высоты максимума области F в течение дня по ракетным данным: I и II — зима и лето при низкой активности Солнца; III — при высокой активности Солнца.
Ионосферная радиосвязь
Ионосфе'рная радиосвя'зь, радиосвязь посредством декаметровых радиоволн (частоты 3—30 Мгц), отражающихся от ионизированных слоев атмосферы. Для И. р. характерны большая дальность, малая скорость передачи сообщений, непостоянство среды распространения радиоволн (из-за тесной связи свойств ионосферы с солнечной активностью), ослабление и искажение сигналов (из-за флуктуаций диэлектрической проницаемости среды), многолучевое распространение радиоволн и т. д. Для устойчивой И. р. с минимумом искажений сигналов применяют адаптивные системы с автоматическим запросом ошибок (в телеграфии) и с управляемым компандированием передаваемых сигналов (в телефонии). Для повышения пропускной способности используют системы уплотнения радиоканалов с передачей на одной боковой полосе частот (см. Однополосная связь). Создание цифровых радиоканалов позволяет использовать И. р. для передачи телефонных, телеграфных, фототелеграфных сигналов и данных в двоичной форме. Несмотря на развитие наземной многоканальной связи и применение связных искусственных спутников Земли, И. р. остаётся рентабельной, а иногда и единственным видом малоканальной связи на большие расстояния, например для передачи сообщений дальним подвижным объектам, о стихийных бедствиях и т. д.
Лит.: Долуханов М. П., Распространение радиоволн, 3 изд., М., 1965.
В. Е. Бухвинер.
Ионтофорез
Ионтофоре'з, ионофорез (от ионы и греч. phóresis — несение, перенесение), физиотерапевтический метод лечения; то же, что электрофорез лекарственный.
Ионы
Ио'ны (от греч. ión — идущий), электрически заряженные частицы, образующиеся при потере или присоединении электронов (или других заряженных частиц) атомами или группами атомов. Такими группами атомов могут быть молекулы, радикалы или другие И. Понятие и термин «И.» ввёл в 1834 М. Фарадей, который, изучая действие электрического тока на водные растворы кислот, щелочей и солей, предположил, что электропроводность таких растворов обусловлена движением И. Положительно заряженные И., движущиеся в растворе к отрицательному полюсу (катоду), Фарадей назвал катионами, а отрицательно заряженные, движущиеся к положительному полюсу (аноду), — анионами.
Знак заряда И. обозначают соответственно знаками плюс или минус. Величина заряда И. кратна заряду электрона: при потере или приобретении атомом 1, 2, 3... электронов образуются, соответственно, одно-, двух- и трёхзарядные И. (см. Ионизация), например Na+, Ca2+, Al3+, Cl—, SO42—. И. могут входить в состав молекул веществ (см. Ионная связь). В виде самостоятельных частиц они встречаются во всех агрегатных состояниях вещества — в газах (в частности, в атмосфере), в жидкостях (в расплавах и в растворах), в кристаллах (см. Ионные кристаллы).
В газах И. образуются большей частью под действием ударов частиц большой энергии или при фотоионизации под действием ультрафиолетовых, рентгеновских и гамма-лучей (см. Ионизирующие излучения). Образовавшиеся таким путём И. в обычных условиях недолговечны вследствие способности соединяться, взаимно нейтрализуясь. При высокой температуре ионизация атомов и ионов (термическая ионизация, т. е. термическая диссоциация с отделением электрона) может происходить также как равновесный процесс, в котором степень ионизации возрастает с повышением температуры и с понижением давления. Газ переходит при этом в состояние плазмы.
И. в газах играют большую роль во многих явлениях. В природных условиях И. образуются в воздухе под действием космических лучей, солнечного излучения или электрического разряда (молнии). Присутствие И., их вид и концентрация влияют на многие физические свойства воздуха, на его физиологическую активность (см. Ионы в атмосфере). На использовании И. основаны многие методы экспериментального исследования (масс-спектроскопия, применение Вильсона камеры и др.). И. в газах обладают высокой химической активностью, легко вступая во взаимодействие с другими частицами и вызывая те или иные химические реакции. Низкотемпературная плазма, состоящая из ионизированных частиц, используется в работе магнитогидродинамических генераторов. Высокотемпературная плазма — при разработке методов осуществления управляемой термоядерной реакции.
