ЗАГАДКА ИОНОСФЕРЫ

В МИНУТЫ ЗАТМЕНИЯ

Чёные используют всякую возможность, которая поз­воляет более достоверно узнать строение ионо­сферы, раскрыть причины образования ионизирован­ных слоев. Много интересного в изучении причин иони­зации воздуха дают наблюдения во время солнечных затмений.

Затмение Солнца — одно из величественных явлений природы. В старину не знали причины солнечного затме­ния и считали его чем-то таинственным, загадочным. Однако наука доказала, что ничего таинственного здесь нет. Мы теперь знаем, что затмения так же естественны, как смена дня и ночи, как чередование лета и зимы.

Астрономы с точностью до нескольких секунд определя­ют срок наступления очередного затмения; они составили расписание затмений на много лет вперёд.

Затмения происходят вследствие того, что Луна закры­вает от нас Солнце. В результате на Землю падает лунная тень. Это и есть затмение Солнца. Когда Луна загоражи­вает собой весь солнечный диск, тогда затмение бывает полным; когда же она закрывает Солнце лишь частично, тогда наблюдается частное затмение. Полное затмение представляет собой гораздо больший научный интерес, нежели частное.

В момент полного затмения Луна заслоняет солнечный диск, но оставляет открытой его внешнюю, наиболее раз­режённую часть раскалённой атмосферы — солнечную ко­рону (рис, 23). Именно солнечная корона и представляет собой главный предмет изучения во время затмений. Изу­чается спектр наружной оболочки Солнца без помехи со стороны основной доли его излучения. К сожалению, за­тмения очень кратковременны. Самое долгое из них продол­жается не более 8 минут. Кроме того, затмения бывают видны только на очень небольшой части Земли. Тень Луны пробегает по Земле сравнительно узкой полосой; астрономы заранее определяют, где она пройдёт, чтобы выбрать наиболее удобный пункт для наблюдений.

Неоценимую помощь в изучении затмений оказывает фотография. Она даёт возможность запечатлеть на сним­ках все моменты столь кратковременного явления. А по­том затмение подробно и внимательно изучают по его «портретам».

Среди всех наблюдений, проводимых во время затме­ний, видное место занимают радионаблюдения. Замечено, что когда Луна заслоняет Солнце, происходят резкие коле­бания силы радиоприёма, а иногда радиосвязь даже обры­вается. Раскрыть причину этого — одна из задач, которую ставят перед собой радиоспециалисты.

Затмения дают возможность изучить причины обра­зования ионосферы, ответить на вопрос: что яв­

Ляется главным ионизатором верхних слоёв воздуха — ультрафиолетовые лучи или корпускулы, излучаемые Солнцем.

Заслоняя от нас Солнце, Луна преграждает путь всему потоку солнечного излучения, направленному к Зем. ге, и лучам и частицам. Но ультрафиолетовая и корпускуляр­ная тени возникают в разных местах. Почему же так про­исходит?

Видимый и ультрафиолетовый свет распространяются с одной и той же скоростью. Поэтому в момент затмения прекращается также и облучение места тени ультрафио­летовыми лучами. Частицы же, испускаемые Солнцем, движутся значительно медленнее света. Вследствие этого корпускулярная тень и тень ультрафиолетовая упадут на Землю в разное время. Следовательно при затмении в некоторой области атмосферы действует только один иони­затор, а действие другого прекращается. Понятно, что это немедленно скажется на состоянии ионосферы. Радио­наблюдения показывают, что по мере того, как Луна всё более и более закрывает солнечный диск, степень иони­зации становится всё меньше и меньше, достигая мини­мума почти в то же время, когда наступает полное за­тмение. А потом, когда Солнце постепенно появляет­ся из-за лунного диска, степень ионизации становится всё больше и больше и доходит до первоначального значения почти в тот же момент, когда оканчивается затмение.

Таким образом было установлено, что ионизация зна­чительно меняется с изменением освещённости атмосферы. Отсюда учёные сделали вывод, что основным ионизатором верхних слоёв атмосферы является ультрафиолетовое из­лучение Солнца.

Наиболее полно и отчётливо ход затмения отражается в изменении ионизации слоёв Е и Л. В слое же ио­низация меняется несколько иначе. Значит там, кроме ультрафиолетовых лучей, повидимому, большую роль играет и другой ионизатор — корпускулы, испускаемые Солнцем.

Чтобы выяснить, как отражается на ионосфере прекра­щение потока корпускул, нужно, очевидно, вести наблю­дения не в зоне светового затмения, а в тех местах, ку­да летящие с Солнца частицы не попадают, т. е. в об­ласти корпускулярной тени. Но здесь есть серьёзное препятствие.

Если о времени и месте светового затмения известно заранее, то определить, где и когда образуется корпуску­лярная тень, чрезвычайно трудно, так как скорость корпу­скул точно ещё не известна. Не совсем выявлена также и роль этих частиц в ионизации нашей атмосферы, так как их природа до конца ещё не выяснена. Большим препят­ствием в изучении воздействия корпускулярного потока на ионосферу является и то, что полные затмения бывают очень редко (примерно, раз в полтора года) и длятся всего лишь несколько минут.

Кроме того, в эти считанные минуты случаются ионо­сферно-магнитные возмущения, нарушающие нормальное строение ионосферы, что ещё более затрудняет проведение исследований. И всё же удалось выяснить, что ионизация за счёт действия частиц, излучаемых Солнцем, по крайней мере раза в два меньше, чем за счёт ультрафиолетовых лучей. Решить этот вопрос более точно — дело ближай­шего будущего.

Дно из интересных явлений, наблюдаемых в нижнем ярусе ионосферы,— это появление метеоров. Из ми­рового пространства в земную атмосферу постоянно вле­тают небольшие частицы вещества. В результате тре­ния о воздух они сильно раскаляются и испаряются, давая яркую вспышку. В течение суток в земную ат­мосферу влетает огромное количество таких частиц. Па­дение метеора можно использовать для разведки нашей атмосферы. Недаром это явление изучают астрономы, ме­теорологи, радиоспециалисты и другие учёные.

Метеорные вспышки очень кратковременны, наблюде­ния вести за нихми трудно, поэтому их фотографируют, что даёт возможность определить высоту, скорость и яркость метеора в различных точках его пути. Однако запечатлеть метеорный след на фотографической пластинке можно только ночью, когда он хорошо виден. А днём и в светлые лунные ночи метеоры незаметны.

Здесь на помощь приходит радиолокация. Правда, об­наружить метеорную песчинку радиолокационная станция не в состоянии. Метеор слишком мал, чтобы вызвать отра­жение радиоволн и послать радиоэхо. Но его полёт по­мимо свечения сопровождается ещё одним интересным явлением — ионизацией.

Частицы воздуха, встречающиеся метеору на пути, а также молекулы паров вещества самого метеора рас­щепляются. Образуются положительные и отрицатель­ные ионы.

За летящим метеором, как длинный шлейф, тянется полоса из ионизированного газа, от которого и отра­жаются радиоволны длиной в несколько метров. Радиоло­катор даёт возможность определить высоту, на которой появляется метеор, а также скорость и направление его полёта.

Огненный след от метеора тянется на несколько десятков километров. Летящие космические песчинки вспыхивают на высоте 110—120 километров и гаснут на высоте около 70 километров. Проследив за измене­нием яркости и скорости метеора, удаётся определить плотность и температуру воздуха на тех высотах, где он пролетел.

Некоторые метеоры оставляют за собой хорошо види­мые следы, которые меняют очертания и быстро переме­щаются под действием ветра. Таким образом по метеор­ным следам можно изучать направление и скорость воз­душных течений в ионосфере. В большинстве случаев следы метеоров движутся с востока на запад. Значит, в ионосфере дуют преимущественно восточные ветры.

Иногда длинный метеорный след вдруг разделяется на две части, причём одна из них начинает перемещаться в одну сторону, а другая в другую. Это показывает, что след метеора пересекает слои воздуха, где ветры дуют в проти­воположные стороны.