Milieu interplanétaire >> Ionosphère

Découverte en 1901, l’ionosphère est une région de notre haute atmosphère contenant des ions (dont elle tire son nom) et des électrons formés par photoionisation des molécules neutres qui y baignent.

C’est le Soleil, et plus particulièrement ses rayonnements énergétiques ultraviolets et X mais aussi les particules du vent solaire et le rayonnement cosmique qui sont à l’origine de cette ionisation, c'est à dire de l' «électrisation» de notre très haute atmosphère (l’ionosphère se situe entre 50 et 1000 kilomètres d’altitude).

L’ionosphère est habituellement divisée horizontalement en différentes couches, baptisées D, E et F dans lesquelles l’ionisation croît avec l’altitude. Ces couches proviennent des différences de pénétrations dans l’atmosphère des rayonnements solaires selon leur énergie.

• La région D, comprise entre 50 et 90 km d’altitude, renferme surtout des ions polyatomiques hydratés (10²-10⁴ ions/cm³)
• La région E s'étire de 90 à 150 km et contient des ions NO+, O2+, et des ions métalliques avec une densité oscillant entre 10³-10⁵ ions/cm³
• La région F (10⁵ à 10⁶ ions/cm³) va de 150 à quasi 1000 kilomètres où elle se confond peu à peu avec la magnétosphère
  

Perturbations dans le positionnement par satellites

L’ionosphère terrestre varie continuellement selon l’heure de la journée, la saison, le lieu géographique, l’activité du Soleil. Elle constitue un ensemble de couches conductrices sur lesquelles se réfléchissent les ondes radios. C’est à ce titre qu’elle intéresse beaucoup les chercheurs.

Du caractère de l’ionosphère dépend en effet la qualité de communications radios traditionnelles. A l’heure des satellites, on pourrait se demander si ce mode de communication ancien et par la même occasion si l’étude de l’ionosphère restent réellement d’actualité.

Système de placement Galileo. Credits ESA.

La réponse est clairement oui ! L’ionosphère a également une influence, parfois très importante, sur les signaux issus des satellites. Y compris en ce qui concerne les signaux de positionnement (GPS et GALILEO). On imagine sans mal les conséquences d’un relevé de positionnement, faussé par l’évolution des conditions de l’ionosphère qui n’aurait pas été corrigée par des données relatives à l’étude et au suivi des couches ionisées de notre haute atmosphère….

 

Plus d'info

Historique, les pionniers (.pdf, 82 KB)
Formation de l'ionosphère (.pdf, 116 KB)
Les couches ionosphériques (.pdf, 101 KB)
Propagation des ondes radio (.pdf, 72 KB)
Propagation des ondes radio dans l'ionosphère (.pdf, 142 KB)
Couplage avec la magnétosphère (.pdf, 102 KB)
L'observation d'une variation diurne régulière du champ géomagnétique
(.pdf, 100KB)
La variation solaire du champ magnétique des jours calmes (Sq)(.pdf, 89 KB)

>> Interactions among the ionosphere, neutral atmosphere & magnetosphere

 

Photodissociation - photoionisation

Bien que l’énergie intégrée des UV et des rayons X solaires représentent moins de 10% de l’énergie totale que nous envoie notre étoile, son interaction avec l’atmosphère est considérable. Par photodissociation, cette énergie disloque des molécules atmosphériques pour donner naissance à de nouveaux constituants atomiques ou moléculaires.

Par photoionisation, cette même énergie fait perdre à d’autres molécules un ou plusieurs électrons, ce qui les transforment en particules chargées : les ions.