Ионосфер

Цэнэгт мандал(ионосфери) нь Дэлхийн агаар мандлын дээд хэсэг оршдог бөгөөд ойролцоогоор 50 км-ээс эхлэн 15-20 мянган км хүртлэх өндөрийг хамарсан давхрага юм. Цэнэгт мандал нь сансрын (ихэвчлэн нарны) цацрагийн нөлөөгөөр термосферт агаарын хийн молекулууд хүчтэй иончлогдсноос үүсдэг. Саармаг атом молекулуудын холимог хий (үндсэндээ азот болон хүчилтөрөгч) болон бага зэрэг саармагжсан плазмаас бүрддэг. Энд температур маш огцом ихсэж 150 км-ийн өндөрт +230°С, 600 км-т +1500°С халуун байдаг. Цэнэгт мандалд иончлолын түвшин нь хангалттай их учир радио долгионы тархалтанд нөлөөлөдөг.

Цэнэгт мандлын давхаргууд

Цэнэгт мандлыг ионы концентрацаас хамааран D, E, F гэсэн 3 давхаргад хуваан ангилдаг.
D давхарга нь ойролцоогор 50-90 км-н өндөрт оршдог цэнэгт мандлын хамгийн доод давхарга юм. E давхарга нь 90-150 км өндөрт оршино. Хамгийн дээд давхарга болох F давхарга нь хамгийн их цэнэгжилттэй. Шөнийн цагаар 300-400 км өндөрт хамаарагддаг, харин өдрийн цагаар (зуны улиралд илүүтэйгээр) 160—200 км ба 220—320 км-т F1, F2 гэсэн 2 давхарга болон хуваагддаг.
D давхаргад иончлол бага хамгийн сул байдгаараа онцлогтой. Энэ давхаргийн иончлолд нарны рентген цацраг гол үүрэг гүйцэтгэдэг. Мөн сансрын цацраг, соронзон шуурганы үеээр соронзон мандлаас ирж буй биетүүдээс бага зэрэг хамаарна. Шөнийн цагаар D давхарга-н ионизац огцом буурч давхарга алга болдогоороо онцлогтой.
E давхаргын иончлол нь голдуу нарны богино долгионуудаас үүсдэг учир өдрийн цагаар электроны концентрац өсдөг. Шөнийн цагаар ионы саармагжилт маш хурдтай яавагддаг учир концентрац нь 103 см-3 болтол унадаг. Уг процесст F давхарга дахь цэнэгийн диффуз болон сансрын цацраг солирын урсгал эсрэгээр нөлөөлнө. E давхарга нь чөлөөт электроны өндөр концентрацтайгаас дунд ба богино долгионы тархалтанд чухал үүрэг гүйцэтгэнэ.
Хамгийн дээд давхарга болох F давхаргад 130-140 км-ээс дээш цэнэгт мандал бүхэлдээ хамаарна. Иончлолын хамгийн өндөр түвшин нь 250-400 км-н өндөрт байдаг. Өдрийн цагаар электроны концентрацийн хуваарилалт 2 хэсэг хуваагдан F1, F2 гэсэн давхарга үүсгэдэг. Энэ нь нарны хүчтэй хэт ягаан цацрагаас үүдэлтэй.

Цэнэгт мандлыг судлаж эхлэсэн түүх

1900-аад оны эхэн үеэд холын зайнд радио долгион дамжуулах туршилт хийж амжилттай болсоны дараа цэнэгт мандлын давхрагын тухай америкийн инженер Артур Кеннели болон английн физикч Оливер Хэвисайд нар зэрэг шахуу анхлан таамаг дэвшүүлцгээжээ. Тэд дэлхийн бөмбөрцөгийн гадна талд радио долгион ойлгох чадвартай агаар мандлын цэнэгжсэн давхрага байх магадлалтай гэж таамаглажээ. Жинхэнэ шинжлэх ухааны судалгаа 1920 оноос тандалтын (зондын) цэнэгт мандлын станц ашиглаж эхлэснээр хийгдэж эхэлсэн. Тэр нь дэлхийгээс төрөл бүрийн долгионы урттай богино радиосигналуудыг илгээн тэдний цэнэгт мандалд ойх мужыг ажиглахад оршиж байсан юм. 1923 онд зөвлөлтын эрдэмтэн М.В. Шулейкин цэнэгт мандалд 2-оос багагүй давхрага бий гэдэг дүгнэлтэнд хүрсэн, 1931 онд английн эрдэмтэн С. Чэпмэн цэнэгт мандлын давхрагыг анхны нарийвчлалтайгаар дүрслэх энгийн давхрагын онолыг бий болгожээ. Мөн цэнэгт мандлын судалгаанд ЗХУ-н эрдэмтэд Д. А. Рожанский, М. А. Бонч-Бруевич, А. Н. Щукин, С. И. Крючков английн эрдэмтэд Дж. Лармор, Э. Эплтон нарын ажлууд үнэтэй хувь нэмэр оруулсан байна. Дэлхийн хэмжээний сүлжээ станцуудын тусламжтайгаар ион болон электронуудын концентрац өндрөөс хамааран өөрчлөн зарим газраараа маш өндөр концентрацтай байгааг олж илрүүлсэн байна. Ингэснээр ионосферт 3-4 давхрага байдаг бөгөөд хоорондын хил зааг нь огцом ялгаатай бөгөөд тэдний байршил болон нягтшил нь хоногийн турш өөрчлөгддөг, мөн 11 жилийн үетэй нарны идэвхижилээс хамаардаг гэдэгийг илрүүлжээ.

Цэнэгт мандалд радио долгион тархах онцлог

Радио холбоонд ашиглагдах радио долгионууд нь 30 кГц – 3000 ГГц-ын давтамжын зурваст хамаарагдана. Радио долгион нь 300000 км/сек хурдтай тархдаг цахилгаан соронзон орон юм. Радио долгионы тархах чадвар нь тэдний долгионы уртаас хамаарна. Урт долгионы радио сигналыг хэдэн мянган километрын зайнаас хүлээн авах боломжтой. 10000-1000 метрийн урттай, 30-300 Кгц-ийн давтамжтай долгионыг урт долгионы гэнэ. Дунд долгион нь 1000-аад километр хүртлэх зайнд барих боломжтой. Харин богино долгион нь хурдан сарниж алга болдог. Урт долгионы тархах онцлог: Урт долгион нь гадаргын ба огторгуйн гэсэн 2 хэлбэрээр тархана. Өдрийн цагт урт долгионы цараанд хүлээн авах цэгт ихэнх тохиолдолд гадаргын долгион үйлчилдэг учраас цахилгаан орны хүчлэгийн түвшин харьцангуй тогтвортой байдаг. Үүний шалтгаан нь өдрийн цагт урт долгионы энерги цэнэгт мандлын D давхрагад их хэмжээгээр шингэж, энэ давхрагаас ойх нөхцөл бүрддэггүй учраас хүлээн авах цэгт зөвхөн ганц гадаргын долгион үйлчилдэгт оршино. Харин өглөө, оройн цагаар цэнэгт мандлын D давхрагын электроны концентраци харьцангуй багасч урт долгионы энерги энэ давхрагад шингэх нь багасдаг. Цэнэгт мандлын параметрүүдын хэвийн бус өөрчлөлтүүд нь нарны эсвэл соронзон мандал дах тэсрэлтүүдээс гарсан биетүүд болон цацрагуудын нөлөөллтөй холбоотой. D, E давхаргууд дах цэнэгт мандлын гэнэтын өөрчлөлтүүд нь (Sudden Ionospheric Disturbances, SID) наран дээрх тэсрэлтээс үүсгэгдэх рентген цацрагаас хамаарна. Тэсрэлт нь цөөхөн хэдэн минут хугацаатай үргэлжлэх ба электроны концентрац нь D Е давхаргад 50-200% хүртэл өснө. Эдгээр үйлчлэлүүд болон үзэгдлүүд нь цэнэгт мандлын зөвхөн гэрэлтэгдсэн хэсэгт ажиглагдана.

Цахим холбоос

Commons: Цэнэгт мандал – Викимедиа зураг, бичлэг, дууны сан