ЗАГАДКА ИОНОСФЕРЫ

О ЧЁМ РАССКАЗЫВАЕТ СВЕТ НОЧНОГО НЕБА

Ркость звёздного неба в безлунную ночь кажется до­вольно слабой. Однако точные её измерения дали не­ожиданные результаты. Приборы показали, что в безлун­ную ночь небо имеет яркость, примерно в два раза боль­шую той яркости, которую ему дают все звёзды, планеты и туманности.

Откуда же идёт этот добавочный свет? Удалось выяс­нить, что его создаёт сама земная атмосфера. Академик

В. Г. Фесенков в 1946 году определил, что излучающий слой атмосферы находится на высоте около 270 кило­метров.

Таким образом свечение ночного неба открыло новую возможность для изучения ионосферы. Большую помощь оказывает здесь спектральный анализ. Исследование спек­тра света; рождающегося в недрах самой ионосферы, по­зволяет определять химический состав воздуха в ионо­сфере. Луч света, пусть даже очень слабый, может до­вольно подробно «рассказать» о среде, где он возник.

Что же такое спектр?

Если пучок солнечных лучей пропустить через стек­лянную трёхгранную призму, с ним произойдут очень ин­тересные превращения (рис. 5). Вместо белого светового пучка на экране, поставленном на пути лучей за призмой, мы увидим разноцветную полоску. Здесь будут все основ­ные цвета радуги: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый. Каждый из этих цветов по­степенно переходит в соседний. Это и есть спектр — в данном случае спектр солнечного излучения.

Что произошло со световым пучком? Почему он разде­лился на полосы и получил окраску?

Можно подумать, что появление различных цветов вы­звано стеклянной призмой. На самом деле призма ничего не добавила к тому свету, который через неё проходит. Она лишь «рассортировала» и направила по различным путям лучи разного цвета, имеющиеся в составе белого светового пучка.

Человеческий глаз не замечает отдельных цветов, вхо­дящих в этот пучок, когда они перемешаны. Но призма отклоняет луч каждого цвета по-разному: меньше всего красный, больше всего фиолетовый. В результате цветные лучи по выходе из призмы не накладываются друг на друга, а ложатся рядом. Белый свет разлагается на свои составные части и получается радужная полоска.

Замечательно то, что раскалённые твёрдые и жидкие тела создают непрерывный спектр, состоящий из всех цветов радуги, а спектр светящихся паров и газов, нахо­дящихся при нормальном давлении или в разрежённом состоянии, имеет обычно несколько цветных линий, раз­личных для каждого вещества.

Таким образом, изучив спектр, можно определить хи­мический состав вещества, излучающего свет, получить его своеобразный паспорт. По спектру учёные устанавли­вают составные части смесей и сплавов, раскрывают хими­ческий состав Солнца и звёзд, определяют, какие газы находятся в верхних слоях нашей атмосферы[11]).

Каким образом возникает свечение воздуха на боль­ших высотах? Многие учёные объясняют это так.

Газовые частицы ионизируются ультрафиолетовыми лучами (рис. 6). Одновременно с этим процессом в верх­них слоях атмосферы под влиянием солнечного излучения происходит разложение молекул газов, из которых состоит

Воздух, на их составные части — атомы. На это затрачи­вается некоторая доля энергии, которую посылает нам Солнце. Помимо расщепления частиц газов воздуха, идёт и их воссоединение: оторвавшиеся электроны опять примы -

Кают к атомам, атомы вновь группируются в молекулы. В этом случае энергия выделяется в форме видимого света. А по спектру можно узнать вещество, излучающее свет. Таким образом по спектру ночного неба определяют род атомов и молекул, вызывающих данное свечение.

Исследования академика В. Г. Фесенкова, профессора И. А. Хвостикова и других советских учёных, разработав­ших этот способ изучения атмосферы, дали уже очень цен­ные сведения.

Раньше предполагали, что верхние воздушные слои состоят в основном из самых лёгких газов: водорода и гелия. Изучение спектра ночного неба показало, что лёг­ких газов на большой высоте почти нет. Как и внизу, воз­дух там состоит в основном из азота и кислорода. Объяс­няется это тем, что в ионосфере, как и во всей атмосфере, имеются сильные воздушные течения. А это препятствует расслоению воздуха на тяжёлые и лёгкие газы.

Таким образом, установлено, что атмосфера Земли во всей своей огромной толще имеет в основном одинаковый, азотно-кислородный состав.