Глава XIII. ОБЗОР ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ОБОЛОЧЕК И ГЕОСФЕР ЗЕМЛИ КАК ПЛАНЕТЫ ГЕОСФЕР

Смотрите также:

БИОСФЕРА. Следы былых биосфер

Вернадский Владимир Иванович

Вернадский. Ноосфера Вернадского. Биосфера планеты Земля

Владимир Иванович Вернадский. Основанные Вернадским ...

Биосфера. Вернадский. Дж. Мерей. Зюсс. Ламарк

ВЕРНАДСКИЙ. БИОСФЕРА. Представитель космизма ...

НООСФЕРА. ВЕРНАДСКИЙ

Вернадский. Какое вещество считается живым. Термин «живое ...

ВЛАДИМИР ИВАНОВИЧ ВЕРНАДСКИЙ. Биография и книги ...

ВЕРНАДСКИЙ. Биография и труды Вернадского. Вершиной его ...

Ноосфера. Вернадский. Пьер Тейяр де Шарден

Ионосфера. Разреженный газ из атомов и ионизированных атомов

Молекулы газа отходят на второй план. Ионизаторами являются здесь главным образом [2] коротковолновая часть солнечной радиации, а затем корпускулярные излучения Солнца, космические проникающие лучи (космическая радиация) и в меньшей степени излучения радиоактивных веществ .

Основным методом исследования при изучении ионосферы является изучение отражения электромагнитных волн (радио) от верхних ионизированных частей ионосферы. Сильное электромагнитное поле. Космические и солнечные материальные излучения играют большую роль. Примерно от 500 до 100 км от уровня геоида [3] . Температура повышается непрерывно кверху. На 235,6 км, по наблюдениям Уиппля [5], она равняется 100 °С***.

Ионосфера распадается, по крайней мере, на три геосферы: 1 - слой Е - Кеннели-Хевисайда на высоте около 100 км; 2 - слой FI-F2 - Апплетона на высоте около 250 км [7]. Временами над слоем F2 наблюдается 3 - слой G. Возможно, что мы имеем здесь дело с очень высокими электронными облаками, быстро перемещающимися.

Максимальная эквивалентная электронная концентрация в областях F! и F2 в средних широтах составляет в летний полдень около 5,5 • 105 электронов на 1 см3 и в зимний полдень 5,5-6,5 • 105, тогда как в слоях ЕиЕ1 она составляет в среднем 3,2 • 105 в летний полдень и 2,5 • 105 в зимний полдень.

В слое Е решающую роль играют не электроны, а ионы, а в слое F решающую роль играют электроны. В слое Е ионная концентрация достигает 1010 на 1 см3 в средних широтах. Ионизация слоя F значительно меньше. В слое Е наблюдаются аномальные явления - более интенсивные облака, ионные и электронные.

В высоких слоях наибольшее значение имеет коротковолновая солнечная радиация, причем радиация волны 49-71 мкм вызывает ионизацию Ol9 02, Н2, N2, Не, а радиация с длиной волны 185-290 мкм вызывает диссоциацию 02 и Оэ (озон).

Любопытно, что наша планета на высоте 100 км от уровня геоида в геосфере Е даже среди ночи освещена Солнцем, а на высоте 250 км (геосфера F) Солнце не заходит от середины мая до конца июля [7]. В этой области другим источником энергии является Всемирное тяготение Солнца и Луны, главным образом тяготение Луны, вызывающее мощные приливы и отливы [8]. Это область полярных сияний, которые начинаются в верхней части стратосферы. Большинство полярных сияний лежит в интервале между 87-350 км над уровнем геоида. Чаще всего полярные сияния находятся на высоте 100 км и выше, т.е. у нижней границы ионосферы. Причина полярных сияний по теории, которая была дана Гольдштейном в 1879 г. и разработана Биркеляндом в 1896 г., Стермером, Ве- гартом, Макленом, связана с электронами, исходящими из Солнца и попадающими в полярные области Земли под влиянием магнитного поля Земли. Под влиянием этих электронов, при столкновении с молекулами газа, последние светятся. Это электрическая теория. Идея о связи полярных сияний с электричеством была высказана М.В. Ломоносовым в 1743 г. [9] и независимо от него В. Франклином в Америке в 1750 г. Многолетние наблюдения Ломоносова по своей точности сохраняют значение свое и сейчас и в свое время были использованы в научной литературе и вне нашей страны.

Открытая и изученная в XX в. ионосфера в действительности была ясно очерчена в своих основных чертах английским физиком и математиком Д. Бальфур-Стюартом [10], но его правильный вывод был понят много позже, много лет после его смерти. В разреженных газовых массах ее материальные частицы чрезвычайно отзываются на явления тяготения. Вследствие этого в ионосфере (в слоях Хевисайд-Кеннели) наблюдаются сильные лунные приливы и отливы, в несколько раз большие, чем на земной поверхности (Апплетон, Уикс, 1938 г.) [11]. Уже в начале ионосферы (на высоте 100 км) разрежение достигает Ю-6 атм [12]. Солнечные бури в ней отзываются чрезвычайно резко [13]. Но, с другой стороны, вулканическая пыль с нашей Земли поднимается в стратосферу на высоту до 50 км и, благодаря воздушным течениям, которые в стратосфере происходят, может проникать и в ионосферу [14].

В ионосфере резко отзываются магнитные бури, связанные с солнечными пятнами, которые выбрасывают ионы в нейтральные корпускулы, которые примерно через 24 ч (согласно Апплетону в Лондоне и Брейту в Вашингтоне - 1938 г.) [15] попадают в ионосферу.

В отличие от тропосферы и даже стратосферы газы и другие материальные частицы в ионосфере чрезвычайно разрежены. По Фесенкову [16], столкновения между молекулами могут происходить только очень редко. По Б. Левину [17], средняя длина свободного пробега молекул достигает 1 см на высоте 100 км у нижней границы ионосферы и исчисляется километрами на высоте 200 км.

В этой области идет интенсивная научная работа, и наши современные представления о ней явно преходящи. Граница между ионосферой и стратосферой может проводиться только очень условно. Но, по-видимому, эта условность зависит от современного состояния наших знаний. Это - область непрерывного проникновения на нашу планету материальных тел как от Солнца, так и из космического пространства. Для нее констатированы такие вещества, как СН и натрий, которые не могут существовать в устойчивом виде для нашей планеты, но спектр которых открывается в спектре нашего ночного неба [18].

Для металлического натрия возможно проникновение его через метеориты, с одной стороны, так как он является характерным телом в спектре комет [19], но возможно и его земное происхождение. На Земле мы имеем образование коллоидальных натрия и калия под влиянием радиоактивных излучений (что подтверждено опытом), синеокрашенных каменной соли и сильвина. Другую возможную реакцию указывают Франк и Рике [20]: соляная пыль из океана во время вертикальной атмосферной циркуляции попадает в озоновый слой и разлагается его ультразвуковыми лучами на хлор и натрий.

Другим телом является водород, попадающий сюда, по весьма вероятному представлению проф. JI. Вегарта [21], из Солнца в связи с теми водородными бурями, которые наблюдаются в его фотосфере. Вегарт допускает, что этот водород может окисляться в воду на нижней границе ионосферы, давая ночные светящиеся облака, "серебристые" облака, генезис и состав которых до сих пор не ясен . Надо отметить, что серебристые облака обладают своим движением и указывают на существование ветров в этой разреженной части нашей газовой оболочки.

Тщательное изучение этого явления может иметь большое значение, так как вносит поправку к абстрактным представлениям астрономов о движении в атмосферах планет материальных частиц, регулируемых только средней величиной притяжения планеты. И. Бар [23] допускает, что за нижнюю границу ионосферы Ej удобно принять область распадения молекулы 02 кислорода, и разреженный газ в ионосфере будет состоять из N2 и - одноатомного кислорода, который в нашей атмосфере и в стратосфере неустойчив, а в ионосфере является устойчивой формой кислорода. Это весьма вероятное представление позволяет думать, что между составами стратосферы и ионосферы существует серьезное различие. В стратосфере кислород - обычный кислород нашего воздуха, а в ионосфере - активный (ионизированный) легкий одноатомный разреженный газ.

По Пенндорфу [24], это происходит под влиянием ультрафиолетовых лучей. Температура Ег и Е2, по Пенндорфу, соответственно равна +67 и +101 °С. Все эти исчисления не должны приниматься a la lettre, но, несомненно, температура ионосферы высокая и превышает 100°, в некоторых ее геосферах, может быть, значительно. В ближайшие годы это выяснится.

К содержанию книги: Академик Владимир Иванович Вернадский - Химическое строение биосферы Земли и ее окружения