Космические источники ионизации земной атмосферы (обзор)

Abstract

Характеристики верхньої атмосфери Землі безперервно змінюються під впливом електромагнітного випромінювання Сонця, сонячного вітру, потоків галактичних і сонячних космічних променів, а також висипань захоплених магнітосферних електронів. Залежно від своїх енергій, заряджені частинки і сонячна радіація проникають у різні атмосферні шари, іонізуючи їх і змінюючи склад, динамічні та температурні характеристики, що, в кінцевому підсумку, викликає значні кліматичні варіації. До недавнього часу основним джерелом іонізації нижніх шарів атмосфери вважали частки галактичних космічних променів. Розвиток вимірювальної апаратури і накопичення довгих рядів супутникових і наземних спостережень, а також одночасне удосконалення модельних розрахунків дали змогу досягти значного прогресу в дослідженні цілого ряду корпускулярних потоків, що іонізують земну атмосферу від поверхні до верхньої атмосфери. Розглянуто різні джерела іонізації земної атмосфери. Показано, що суттєва роль в іонізації атмосфери належить частинкам сонячного походження, концентрація яких у навколоземному просторі набагато вища, ніж вважали раніше, а потоки їх не лише спорадичні, а й безперервні. Врахування множинності сонячних джерел іонізації може виявитися корисним під час моделювання кліматичних варіацій на коротких і довгих часових шкалах.

Characteristics of the Earth's upper atmosphere vary constantly under the action of electromagnetic emission of the sun, solar wind, streams of galactic and solar cosmic rays as well as of precipitation of captured magnetosphere electrons. Depending on their energies charged particles and solar radiation penetrate into different atmospheric layers ionizing them and changing their composition, dynamic and temperature characteristics that finally produce essential climatic variations. Up to recent period the particles of galactic cosmic rays were taken into consideration as the main source of ionization of the lower layers of the atmosphere. Development of the measuring equipment and accumulation of long series of satellite and terrestrial observations as well as simultaneous improvement of model calculations allowed attaining a considerable progress in the studies of the whole series of corpuscular streams ionizing the Earth's atmosphere from the surface to the upper atmosphere. Different sources ionizing the Earth's atmosphere have been considered in this review. It has been shown that considerable part in ionizing atmosphere belongs to the particles of solar origin with concentration in circumterrestrial space much higher than was considered before and their streams are not only sporadic but also continuous. Accounting of multiplicity of solar sources of ionization may turn out useful while modeling climatic variations in short and long temporal scales.