Теория простого слоя Чепмена

Главная / Ключевые понятия /

В 1931 году английский геофизик С. Чепмен предложил теорию образования ионизованного слоя в земной атмосфере, которая получила название «теория простого слоя Чепмена». По этой теории, скорость образования заряженных частиц q(h) на высоте h под действием солнечного ионизирующего излучения пропорциональна концентрации нейтральных частиц n и интенсивности солнечного излучения I на этой этой высоте , то есть

q(h) = \sigma * I(h) * n(h).

Коэффициент пропорциональности \sigma это поперечное сечение ионизации, которое зависит от длины волны ионизирующего излучения и сорта нейтральных частиц.

Интенсивность солнечного излучения и концентрация нейтральных частиц в верхней атмосфере ведут себя с изменением h противоположным образом. По мере приближения к поверхности Земли, то есть с уменьшением h, концентрация нейтральных частиц нарастает. Интенсивность солнечного излучения с уменьшением высоты до некоторого уровня остаётся постоянной, затем начинает падать из-за увеличения числа нейтральных частиц, и следовательно, увеличения поглощения в атмосфере. В соответствии с теорией простого слоя, пока интенсивность солнечного излучения постоянна, с уменьшением высоты происходит увеличение скорости образования заряженных частиц, и это происходит до тех пор, пока интенсивность I не начнёт уменьшаться, а с ней начнёт падать значение q. Таким образом, на некоторой высоте образуется максимум скорости ионизации, создаваемый излучением данной длины волны в атмосфере с данным сортом частиц.

Наличие в атмосфере разных сортов частиц, а в спектре солнечного излучения разных длин волн приводит к тому, что реальные ионосферные слои являются суммами простых слоёв Чепмена в E и F1-областях ионосферы, а в F2-области ещё и подверженных действию амбиполярной диффузии.