Interplanetair Milieu >> Ionosfeer

De ionosfeer werd ontdekt in 1901. Het is een gebied van onze hoge atmosfeer waar foto-ionisatie de neutrale molecules die erin aanwezig zijn omvormt tot ionen (vandaar de naam) en elektronen.

De Zon, en meer bepaald haar energetische ultraviolette en X-stralen, maar ook de deeltjes van de zonnewind en de kosmische straling, zorgen voor deze ionisatie, deze "elektrisering" van onze zeer hoge atmosfeer (de ionosfeer bevindt zich tussen 50 en 1.000 kilometer hoogte).

De ionosfeer wordt meestal horizontaal opgedeeld in drie lagen, D, E en F, waarin de ionisatie toeneemt met de hoogte. Deze lagen komen voort uit het verschil in het binnendringen in de atmosfeer van de zonnestralen volgens hun energie.

• De D-laag, gelegen op een hoogte tussen 50 en 90 km, bevat vooral polyatomische gehydrateerde ionen (10² tot 10⁴ ionen/cm³)
• De E-laag ligt tussen 90 en 150 km en bevat de ionen NO+, O2+, en metaalionen met een densiteit tussen 10³ tot 10⁵ ionen/cm³
• De F-laag (10⁵ tot 10⁶ ionen/cm³) gaat van 150 tot bijna 1.000 kilometer, waar ze opgaat in de magnetosfeer

 

Storingen bij plaatsbepaling via satellieten

De ionosfeer van de Aarde varieert voortdurend, afhankelijk van het tijdstip van de dag, het seizoen, de geografische plaats en de activiteit van de Zon. Hij bestaat uit verschillende geleidende lagen waarop de radiogolven weerkaatsen. Net daarom zijn veel onderzoekers erin geïnteresseerd.

De kwaliteit van de traditionele radiocommunicatie is namelijk afhankelijk van de toestand van de ionosfeer. In dit tijdperk van satellieten zou men zich kunnen afvragen of deze oude methode van communiceren en de studie van de ionosfeer nog wel actueel zijn.

Plaatsbepalingsysteem Galileo. Credits ESA.

Het antwoord is duidelijk ja! De ionosfeer heeft ook een - vaak zeer belangrijke - invloed op de signalen die de satellieten uitzenden. Dit geldt ook voor de plaatsbepalingsignalen (GPS en GALILEO). Men kan zich wel inbeelden wat de gevolgen zouden zijn als een dergelijke plaatsbepaling, verstoord door de evolutie van de toestand van de ionosfeer, niet zou worden gecorrigeerd door de gegevens van de studie en de opvolging van de geïoniseerde lagen van onze hoge atmosfeer…

 

Meer info

Historisch overzicht, de pioniers (.pdf, 42 KB)
De vorming van de ionosfeer (.pdf, 95 KB)
De verschillende lagen in de ionosfeer (.pdf, 66 KB)
De voortplanting van radiogolven (.pdf, 38 KB)
De voortplanting van radiogolven in de ionosfeer (.pdf, 109 KB)
De koppeling tussen de magnetosfeer en de ionosfeer (.pdf, 68 KB)
Regelmatige dagelijkse variatie van het magnetisch veld van de Aarde
(.pdf, 67 KB)
Zonsafhankelijke variatie van het magnetisch veld van de Aarde op dagen
met een kalme Zon (Sq) (.pdf, 55 KB)

>> Interacties tussen ionosfeer, neutrale atmosfeer en magnetosfeer (Engels)

 

Fotodissociatie / Foto-ionisatie

Hoewel de energie van de UV-stralen en de X-stralen van de Zon goed is voor minder dan 10% van de totale energie die onze ster ons zendt, is de interactie met de atmosfeer aanzienlijk. Door fotodissociatie haalt deze energie atmosferische molecules uit elkaar om zo nieuwe atomische of moleculaire deeltjes te vormen.

Door foto-ionisatie zorgt deze zelfde energie ervoor dat andere molecules een of meerdere elektronen verliezen, waardoor ze geladen deeltjes worden: ionen.