واحدة من طبقات الغلاف الجوي الذي يحمينا هو الأينوسفير الغلاف الأيوني. هي منطقة تحتوي على عدد كبير من الذرات والجزيئات المشحونة كهربائيا. يتم إنشاء هذه الجسيمات المشحونة بواسطة الإشعاع القادم من الفضاء الخارجي، وخاصة من نجمنا، الشمس. يضرب هذا الإشعاع الذرات المحايدة وجزيئات الهواء في الغلاف الجوي، مما يؤدي في النهاية إلى شحنها بالكهرباء. تتمتع طبقة الأيونوسفير بأهمية كبيرة للإنسان، وخاصة لوظائفها المتعلقة بالاتصالات والحماية من الإشعاع الخطير القادم من الفضاء الخارجي، ولهذا السبب سنخصص هذه التدوينة بالكامل لها.
سنقوم بشرح كل ما تحتاج لمعرفته حول خصائص وتشغيل وأهمية الأيونوسفير.
الملامح الرئيسية
بينما تشرق الشمس بشكل مستمر ، فإنها تولد أثناء نشاطها كمية كبيرة من الإشعاع الكهرومغناطيسي. يسقط هذا الإشعاع على طبقات كوكبنا ، ويشحن الذرات والجزيئات بالكهرباء. بمجرد شحن كل الجسيمات ، تتشكل طبقة نسميها الأيونوسفير. تقع هذه الطبقة بين طبقة الميزوسفير والغلاف الحراري والغلاف الخارجي. يعد هذا التكوين ضروريًا لفهم أهمية الغلاف الأيوني بالنسبة للبشر.
يمكنك أن ترى تقريبًا أنها تبدأ على ارتفاع حوالي 50 كم فوق سطح الأرض. ورغم أنها تبدأ على هذا الارتفاع، إلا أنها تصبح أكثر اكتمالاً وأهمية فوق 80 كم. في المناطق التي نجد أنفسنا فيها في الأجزاء العليا من طبقة الأيونوسفير، والتي يمكننا رؤيتها على بعد مئات الكيلومترات فوق السطح وتمتد عشرات الآلاف من الكيلومترات في الفضاء، يوجد ما نسميه الغلاف المغناطيسي. الغلاف المغناطيسي هو طبقة الغلاف الجوي التي نسميها بهذا الاسم بسبب سلوكها بسبب المجال المغناطيسي للأرض و تأثير الشمس عليه. وتعزز العلاقة بين طبقة الأيونوسفير والمجال المغناطيسي أهمية هذه الطبقة للحياة على كوكبنا.
يرتبط الأيونوسفير والغلاف المغناطيسي بشحنات الجسيمات. أحدهما له شحنات كهربائية والآخر به شحنات مغناطيسية.
طبقات الأيونوسفير
كما ذكرنا من قبل ، على الرغم من أن الأيونوسفير يبدأ عند 50 كم ، إلا أنه يحتوي على طبقات مختلفة اعتمادًا على تركيز وتركيب الأيونات التي تشكله. في السابق ، كان يُعتقد أن الأيونوسفير يتكون من عدة طبقات مختلفة تم تحديدها بواسطة الأحرف D و E و F. تم تقسيم الطبقة F إلى منطقتين أكثر تفصيلاً وهما F1 و F2. اليوم ، يتوفر المزيد من المعرفة عن الأيونوسفير بفضل تطور التكنولوجيا ومن المعروف أن هذه الطبقات ليست مختلفة تمامًا. ومع ذلك ، حتى لا يصاب الناس بالدوار ، يتم الحفاظ على المخطط الأصلي الذي كان موجودًا في البداية.
دعونا نقوم بتحليل الطبقات المختلفة من الغلاف الأيوني، قطعة قطعة، لمعرفة تركيبها وأهميتها بالتفصيل، فضلاً عن الدور الذي تلعبه في انتشار الموجات الراديوية.
المنطقة د
إنه الجزء الأدنى من طبقة الأيونوسفير بأكملها. يصل ارتفاعها إلى ما بين 70 و 90 كم. المنطقة D لها خصائص مختلفة عن المنطقتين E وF. وذلك لأن إلكتروناتها الحرة تختفي بشكل كامل تقريبًا أثناء الليل. وعادة ما تختفي عندما تتحد مع أيونات الأكسجين لتكوين جزيئات الأكسجين المتعادلة كهربائيا. وتسلط ديناميكيات هذه العملية الضوء على أهمية كل طبقة في حماية كوكبنا.
المنطقة هـ
هذه هي الطبقة المعروفة أيضًا باسم Kennekky-Heaviside. تم إعطاء هذا الاسم تكريما للمهندس الأمريكي آرثر إي كينيلي والفيزيائي الإنجليزي أوليفر هيفيسايد. تمتد هذه الطبقة أكثر أو أقل من 90 كم ، حيث تنتهي الطبقة D حتى 160 كم. يوجد فرق واضح مع المنطقة D وهو أن التأين يبقى طوال الليل. ومن الجدير بالذكر أنها تتقلص أيضًا بشكل كبير، مما يجعل دراستها ضرورية لفهم الغلاف الأيوني.
المنطقة و
لها ارتفاع تقريبي من 160 كم حتى النهاية. إنه الجزء الذي يحتوي على أعلى تركيز للإلكترونات الحرة لأنه الأقرب إلى الشمس. لذلك ، فإنه يرى المزيد من الإشعاع. لا تتغير درجة تأينه كثيرًا أثناء الليل ، نظرًا لوجود تغيير في توزيع الأيونات. خلال النهار ، يمكننا رؤية طبقتين: طبقة أصغر تُعرف باسم F1 وهي أعلى ، وطبقة أخرى سائدة شديدة التأين تُعرف باسم F2. خلال الليل يتم دمج كلاهما على مستوى طبقة F2 المعروفة باسم Appleton.
دور وأهمية الأيونوسفير
بالنسبة للكثيرين ، قد لا يعني وجود طبقة من الغلاف الجوي مشحونة كهربائيًا أي شيء. ومع ذلك ، فإن الأيونوسفير له أهمية كبيرة لتنمية البشرية. على سبيل المثال ، بفضل هذه الطبقة يمكننا نشر موجات الراديو إلى أماكن مختلفة على الكوكب. يمكننا أيضًا إرسال الإشارات بين الأقمار الصناعية والأرض. وهذا يعزز بشكل أكبر أهمية الغلاف الأيوني في الاتصالات الحديثة، لأنه بدونه سيكون الحفاظ على الاتصال العالمي صعباً.
أحد أهم الأسباب التي تجعل الغلاف الأيوني ضروريًا للإنسان هو أنه يحمينا من الإشعاع الخطير القادم من الفضاء الخارجي. بفضل الغلاف الأيوني، يمكننا ملاحظة ظواهر طبيعية فريدة مثل الأنوار الشمالية، وهو مشهد بصري ليس جميلاً فحسب، بل يشير أيضاً إلى النشاط الشمسي. وبالمثل، تحمي طبقة الأيونوسفير كوكبنا من الكتل الصخرية السماوية التي تدخل الغلاف الجوي. تساعد الغلاف الحراري على حمايتنا وتنظيم درجة حرارة الأرض عن طريق امتصاص بعض الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية المنبعثة من الشمس. ومن ناحية أخرى، فإن الغلاف الخارجي هو خط الدفاع الأول بين الكوكب وأشعة الشمس.
درجات الحرارة في هذه الطبقة التي تشتد الحاجة إليها مرتفعة للغاية. يمكننا إيجاد 1.500 درجة سلزية في بعض النقاط. عند هذه الدرجة من الحرارة، فضلاً عن كونها غير صالحة للعيش، فإنها قد تحرق أي عنصر بشري يمر بها. وهذا ما يسبب تفكك جزء كبير من النيازك التي تضرب كوكبنا وتشكل شهبًا. وعندما تلامس هذه الصخور طبقة الأيونوسفير ودرجة الحرارة العالية التي تتواجد بها في بعض الأماكن، نجد الجسم يصبح متوهجاً إلى حد ما ومحاطاً بالنار حتى يتفكك في النهاية.
إنها حقًا طبقة ضرورية جدًا لتتطور حياة الإنسان كما نعرفها اليوم. لهذا السبب ، من المهم التعرف عليها بشكل أكثر شمولاً ودراسة سلوكها ، لأننا لا نستطيع العيش بدونها.
