Meteorologijos pagrindai - Hidrologijos ir klimatologijos katedra

Egidijus Rimkus „Meteorologijos įvadas“9. ATMOSFEROS ELEKTRAJonai. Jonosfera. Atmosferos elektrinis laukas. Debesų ir kritulių elektra. Perkūnija.Žaibas ir griaustinis. Šventojo Elmo ugnys. Poliarinė pašvaistė.JonaiJonas – teigiamą arba neigiamą krūvį turinti molekulė ar atomas. Dėl jonizuojančiospinduliavimo poveikio vienos dalelės praranda vieną ar kelis elektronus (susidaro teigiamasjonas), o kitos dalelės juos prisijungia (susidaro neigiamas jonas).Atmosferoje nuolat susidaro įelektrintos dalelės, vadinamos jonais. Jonų egzistavimasatmosferoje yra svarbiausia elektrinio atmosferos lauko formavimosi priežastis. Jei jų nebūtų,elektrinis atmosferos laukas neegzistuotų. Yra išskiriami trijų tipų jonai: lengvieji, vidutiniai irsunkieji. Jonizacijos metu susidarę lengvieji jonai, jungdamiesi su neutraliais arba turinčiaiselektros krūvį skystais ar kietais aerozoliais, suformuoja vidutinius ir sunkiuosius jonus.Svarbiausi atmosferoje yra lengvieji jonai, dėl savo didesnio mobilumo atmosferoje pernešantysdidžiausią elektros krūvį. Teigiamų ir neigiamų jonų skaičius gali siekti kelis šimtus ar nettūkstančius viename kubiniame centimetre.Jonizacija apatinėje atmosferoje vyksta dėl radioaktyvių medžiagų, esančių žemėspaviršiuje, bei dėl kosminio (daugiausia protonų srauto, sklindančio iš Saulės ar kitų kosminiųobjektų) spinduliavimo. Jei radioaktyvios medžiagos labiausiai jonizuoja orą prie žemės paviršiaus,tai kosminiai spinduliai – aukštesniuose atmosferos sluoksniuose (nors veikia visą atmosferosstorymę). Apskaičiuota, jog dvi iš septynių jonų porų prie žemės paviršiaus yra suformuotoskosminių spindulių, o likusios – natūralaus Žemės radioaktyvumo. Labai didelę reikšmę turi radžio(Ra) skleidžiamos radioaktyvios radono (Rn) dujos, kurios labai stipriai jonizuoja oro molekules.Jonai taip pat susidaro elektros išlydžių metu. Prie žemės paviršiaus susiformavę jonai įvidurinę troposferą patenka dėl turbulencinio maišymosi.JonosferaJonosfera – tai dideliu elektriniu laidumu pasižymintis atmosferos sluoksnis. Jametrumposios Saulės spinduliuotės spektro dalies bangos arba nuo Saulės į Žemės atmosferąatskriejusios įelektrintos dalelės intensyviai jonizuoja dujų molekules ir todėl ore atsiranda didelėjonų koncentracija. Apytikslės jonosferos ribos (60–800 km) didele dalimi sutampa su termosferos,kadangi oro molekulių jonizacija ir yra oro temperatūros kilimo priežastis.Jonosferoje dideliu dažniu pasižymintys ultravioletiniai ir rentgeno Saulės spinduliai bei išSaulės sklindantis elektronų ir protonų srautas gali iš neutralios atmosferos dujų molekulės„išmušti“ elektroną. Ir nors elektronai, priartėję prie teigiamų jonų, yra pastarųjų prisijungiami (taivadinama rekombinacija), jonosferoje oro tankis yra toks retas, jog laisvieji elektronai kurį laikągali egzistuoti atskirai. Kuo atmosfera yra retesnė, tuo didesnis jonizacijos laipsnis, nes didėjalaisvųjų elektronų egzistavimo laikas. Jonizacijos laipsnis priklauso nuo Saulės spinduliuotėsintensyvumo, todėl jis kinta per dieną bei per metus, yra nevienodas skirtingose platumose, be toveikiamas pačios Saulės aktyvumo.Jonosfera skirstoma į tris sluoksnius: D, E ir F. Apatiniuose D (~60–90 km) ir Esluoksniuose (~90–150 km) dominuoja NO + and O 2 + jonai, tuo tarpu F sluoksnyje (~150–800 km)vyrauja O + jonai. Kadangi Saulės spinduliuotė yra pagrindinė atmosferos jonizacijos priežastis, D irE sluoksnių storis labai kinta, priklausomai nuo paros laiko (naktį D sluoksnis beveik visiškaiišnyksta). Santykinai tankioje atmosferoje susilpnėjus Saulės spinduliuotei jonų skaičius greitaimažėja, nes laisvieji elektronai susijungia su teigiamais jonais. Tuo tarpu viršutinis F sluoksnisišlieka daug pastovesnis.Jonosfera turi didelę įtaką trumpųjų radijo bangų sklidimui ore, kadangi šiame atmosferossluoksnyje jos sąveikauja su jonais ir yra atspindimos. Vėliau atsispindėjusios jau nuo žemės136