Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (ИО)"

Автор книги: Большая Советская Энциклопедия

сообщить о нарушении

Текущая страница: 8 (всего у книги 11 страниц)

  При переходе ото дня к ночи в области D концентрация электронов n_e резко уменьшается и соответственно уменьшается поглощение радиоволн, поэтому раньше считали, что ночью слой D исчезает. В момент солнечных вспышек на освещенной Солнцем земной поверхности сильно возрастает интенсивность рентгеновского излучения, увеличивающая ионизацию области D, что приводит к увеличению поглощения радиоволн, а иногда даже к полному прекращению радиосвязи, – так называемое внезапное ионосферное возмущение (Делинджера эффект). Продолжительность таких возмущений обычно 0,3—1,5 часа. Более длительные и более значительные поглощения бывают на высоких широтах (так называемые поглощения в полярной шапке – ППШ). Повышенная ионизация тут вызывается солнечными космическими лучами (в основном протонами с энергией в несколько Мэв), которые способны проникнуть в атмосферу только в районе геомагнитных полюсов (полярных шапок), т. е. там, где магнитные силовые линии не замкнуты. Длительность явлений ППШ достигает иногда нескольких дней.

  Область И. на высотах 100—200 км, включающая слои Е и F₁, отличается наиболее регулярными изменениями. Это обусловлено тем, что именно здесь поглощается основная часть коротковолнового ионизующего излучения Солнца. Фотохимическая теория, уточняющая теорию простого слоя ионизации, хорошо объясняет все регулярные изменения n_e и ионного состава в течение дня и в зависимости от уровня солнечной активности. Ночью из-за отсутствия источников ионизации в области 125—160 км величина n_e сильно уменьшается, однако в области Е на высотах 100—120 км обычно сохраняется довольно высокая n_e = (3—30)×10³см^-3. О природе источника ночной ионизации в области Е мнения расходятся.

  На высотах областей D и Е часто наблюдают кратковременные необычайно узкие слои повышенной ионизации (так называемые спорадические слои E_s), состоящие в основном из ионов металлов Mg⁺, Fe⁺, Ca⁺ и др. За счёт E_s возможно дальнее распространение телевизионных передач. Признанной теорией образования слоев E_sявляется так называемая теория «ветрового сдвига», по которой в условиях магнитного поля движения газа в атмосфере «сгоняют» ионы к области нулевой скорости ветра, где и образуется слой E_s.

  Концентрация ионов О⁺ становится больше 50% выше уровня 170—180 км днём и выше 215—230 км утром, вечером и ночью. Выше и ниже этого уровня условия образования И. совершенно различны. Так, днём в области максимума ионизации коротковолновым излучением Солнца, когда он расположен ниже этого уровня, образуется слой F₁. Поэтому слой F₁ регулярно наблюдается на ионограммах только при большой высоте Солнца над горизонтом, преимущественно летом и в основном при низкой активности Солнца, а в максимуме активности зимой он вообще не наблюдается. Выше указанного уровня создаются благоприятные условия для образования области F₂.

  Поведение главного максимума ионизации, или области F, является очень сложным, оно коренным образом отличается от поведения областей Е и F₁. Так, хотя в среднем электронная концентрация в слое F₁ определяется солнечной активностью, но ото дня ко дню она сильно изменяется. Максимум n_e в суточном ходе бывает сильно сдвинут относительно полудня, при этом сдвиг зависит от широты, сезона и даже долготы. Сезонной аномалией называется необычное увеличение n_e зимой по сравнению с летним сезоном. В экваториальной области до полудня имеется один, а после полудня и ночью – два максимума n_e, расположенных на геомагнитных широтах ± 15° (экваториальная или геомагнитная аномалия). В период восхода Солнца оба максимума начинают расходиться, перемещаясь в более высокие широты, и быстро исчезают, в то время как на экваторе образуется новый максимум. На высоких широтах также обнаружено необычное поведение области F и, в частности, образование узкой зоны пониженной ионизации, идущей параллельно зоне полярных сияний, где наблюдается повышенная ионизация. Всё это говорит о том, что, помимо солнечного излучения, изменения n_e в области F определяются рядом геофизических факторов.

  Высота главного максимума И. (h^maxF) в средних широтах Северного полушария изменяется в течение суток сложным образом (рис. 4), глубоко спускаясь утром и достигая максимума вблизи полуночи. Высота слоя F зимой ниже (кривая I), чем летом (кривая II), а при высокой активности Солнца (кривая III) выше, чем при низкой (кривые I и II).

  В последнее время была развита новая теория образования области F, учитывающая действие амбиполярной диффузии, которая объяснила многие особенности области F и в том числе основную аномалию – образование максимума n_е значительно выше максимума ионообразования, расположенного в области 150 км. Описанные выше вариации высоты слоя F она связывает с изменением в течение дня интенсивности ионизации и температуры атмосферы. Существование слоя F ночью объясняется притоком ионов сверху, из протоносферы, где они накапливаются в течение светлой части дня. Из-за различия механизма образования высота слоя ночью выше, чем днём.

  Многие особенности в изменении верхней части И., расположенной над максимумом области F, повторяют суточный ход и глобальное распределение n_е в максимуме слоя. Это говорит о тесной связи этих областей И. Выше максимума области F уменьшение концентрации ионов с высотой происходит по барометрической формуле. При этом с увеличением высоты возрастает доля более лёгких ионов. Поэтому преобладание ионов O⁺ в области F сменяется днём выше 1000 км преобладанием ионов Н⁺ (протоносфера). Ночью в связи с понижением температуры протоносфера опускается до высот ~ 600 км. В верхней части И. по направлению к высоким широтам обнаружен рост доли тяжёлых ионов на данной высоте, что аналогичным образом связывается с наблюдаемым ростом температуры. Однако поведение И. в полярных областях пока полностью не объяснено.

  Движения потоков заряженных частиц в И. приводят к возникновению турбулентных неоднородностей электронной концентрации. Причины их возникновения – флуктуация ионизующего излучения и непрерывное вторжение в атмосферу метеоров, образующих ионизированные следы. Движение ионизованных масс и турбулентность И. влияют на распространение радиоволн, вызывая замирание.

  Изучение И. продолжает развиваться в двух направлениях – с точки зрения её влияния на распространение радиоволн и исследования физико-химических процессов, происходящих в ней, что привело к рождению новой науки – аэрономии. Современная теория позволила объяснить и распределение ионов с высотой, и эффективный коэффициент рекомбинации. Ставится задача построения единой глобальной динамической модели И. Осуществление такой задачи требует сочетания теоретических и лабораторных исследований с методами непосредственных измерений на ракетах и спутниках и систематических наблюдений И. на сети наземных станций.

  Лит.: Гинзбург В. Л., Распространение электромагнитных волн в плазме, М., 1960; Альперт Я. Л., Распространение радиоволн и ионосфера, М., 1960; Данилов А. Д., Химия, атмосфера и космос, Л., 1968; Ратклиф Дж. А., Уикс К., Ионосфера, в сборнике: Физика верхней атмосферы, пер. с англ., М., 1963, с. 339—418; Николе М., Аэрономия, пер. с англ., М., 1964; Исследования верхней атмосферы с помощью ракет и спутников, пер. с англ., М., 1961; Распределение электронной концентрации в ионосфере и экзосфере. Сб. докладов, пер. с англ., М., 1964; Электронная концентрация в ионосфере и экзосфере. Сб. статей, пер. с англ., М., 1966; Распределение электронов в верхней атмосфере, пер. с англ., М., 1969; Данилов А. Д., Химия ионосферы, Л., 1967; Ионосферные процессы, под ред. В. Е. Степанова, Новосиб., 1968; Уиттен Р. К. и Поппов И. Д., Физика нижней ионосферы, пер. с англ., М., 1968; Иванов-Холодный Г. С. и Никольский Г. М., Солнце и ионосфера, М., 1969.

  Г. С. Иванов-Холодный.

Рис. 1. Схема вертикального строения ионосферы.

Рис. 2. Типичное распределение по вертикали электронной концентрации n_е в ионосфере. Буквами отмечено положение различных областей.

Рис. 3. Среднее измеренное значение эффективного коэффициента рекомбинации a¢ на высотах 50 – 300 км.

Рис. 4. Изменение высоты максимума области F в течение дня по ракетным данным: I и II – зима и лето при низкой активности Солнца; III – при высокой активности Солнца.

Ионосферная радиосвязь

Ионосфе'рная радиосвя'зь, радиосвязь посредством декаметровых радиоволн (частоты 3—30 Мгц), отражающихся от ионизированных слоев атмосферы. Для И. р. характерны большая дальность, малая скорость передачи сообщений, непостоянство среды распространения радиоволн (из-за тесной связи свойств ионосферы с солнечной активностью), ослабление и искажение сигналов (из-за флуктуаций диэлектрической проницаемости среды), многолучевое распространение радиоволн и т. д. Для устойчивой И. р. с минимумом искажений сигналов применяют адаптивные системы с автоматическим запросом ошибок (в телеграфии) и с управляемым компандированием передаваемых сигналов (в телефонии). Для повышения пропускной способности используют системы уплотнения радиоканалов с передачей на одной боковой полосе частот (см. Однополосная связь). Создание цифровых радиоканалов позволяет использовать И. р. для передачи телефонных, телеграфных, фототелеграфных сигналов и данных в двоичной форме. Несмотря на развитие наземной многоканальной связи и применение связных искусственных спутников Земли, И. р. остаётся рентабельной, а иногда и единственным видом малоканальной связи на большие расстояния, например для передачи сообщений дальним подвижным объектам, о стихийных бедствиях и т. д.

  Лит.: Долуханов М. П., Распространение радиоволн, 3 изд., М., 1965.

  В. Е. Бухвинер.

Ионтофорез

Ионтофоре'з, ионофорез (от ионы и греч. phóresis – несение, перенесение), физиотерапевтический метод лечения; то же, что электрофорез лекарственный.

Ионы

Ио'ны (от греч. ión – идущий), электрически заряженные частицы, образующиеся при потере или присоединении электронов (или других заряженных частиц) атомами или группами атомов. Такими группами атомов могут быть молекулы, радикалы или другие И. Понятие и термин «И.» ввёл в 1834 М. Фарадей, который, изучая действие электрического тока на водные растворы кислот, щелочей и солей, предположил, что электропроводность таких растворов обусловлена движением И. Положительно заряженные И., движущиеся в растворе к отрицательному полюсу (катоду), Фарадей назвал катионами, а отрицательно заряженные, движущиеся к положительному полюсу (аноду), – анионами.

  Знак заряда И. обозначают соответственно знаками плюс или минус. Величина заряда И. кратна заряду электрона: при потере или приобретении атомом 1, 2, 3... электронов образуются, соответственно, одно-, двух– и трёхзарядные И. (см. Ионизация), например Na⁺, Ca²⁺, Al³⁺, Cl^—, SO₄^2—. И. могут входить в состав молекул веществ (см. Ионная связь). В виде самостоятельных частиц они встречаются во всех агрегатных состояниях вещества – в газах (в частности, в атмосфере), в жидкостях (в расплавах и в растворах), в кристаллах (см. Ионные кристаллы).

  В газах И. образуются большей частью под действием ударов частиц большой энергии или при фотоионизации под действием ультрафиолетовых, рентгеновских и гамма-лучей (см. Ионизирующие излучения). Образовавшиеся таким путём И. в обычных условиях недолговечны вследствие способности соединяться, взаимно нейтрализуясь. При высокой температуре ионизация атомов и ионов (термическая ионизация, т. е. термическая диссоциация с отделением электрона) может происходить также как равновесный процесс, в котором степень ионизации возрастает с повышением температуры и с понижением давления. Газ переходит при этом в состояние плазмы.

  И. в газах играют большую роль во многих явлениях. В природных условиях И. образуются в воздухе под действием космических лучей, солнечного излучения или электрического разряда (молнии). Присутствие И., их вид и концентрация влияют на многие физические свойства воздуха, на его физиологическую активность (см. Ионы в атмосфере). На использовании И. основаны многие методы экспериментального исследования (масс-спектроскопия, применение Вильсона камеры и др.). И. в газах обладают высокой химической активностью, легко вступая во взаимодействие с другими частицами и вызывая те или иные химические реакции. Низкотемпературная плазма, состоящая из ионизированных частиц, используется в работе магнитогидродинамических генераторов. Высокотемпературная плазма – при разработке методов осуществления управляемой термоядерной реакции.

  И. в растворах см. Электролит, Электролитическая диссоциация, И. в кристаллах см. Кристаллохимия.

  В. А. Киреев.

  И. в организме – непременные участники обмена веществ. Они, в частности, участвуют в механизмах, обусловливающих проницаемость биологических мембран, в регуляции мышечного сокращения, в проведении импульса возбуждения по нервному волокну и т. д. Постоянно протекающая диссоциация молекул на И. и противоположный процесс – ассоциация И. в молекулы – так сбалансированы в организме, что содержание И. в клетках и тканевых жидкостях в норме поддерживается на определённом уровне (см. Гомеостаз). Однако при некоторых воздействиях этот уровень может сдвигаться.

Ионы в атмосфере

Ио'ны в атмосфе'ре, атмосферные ионы, электрически заряженные частицы, находящиеся в атмосфере. И. в а. возникают в верхних слоях атмосферы под действием главным образом ультрафиолетового и корпускулярного излучений Солнца, а в нижних слоях атмосферы (тропосфере и стратосфере) в основном благодаря радиоактивному излучению, космическим лучам и др., вызывающим ионизацию нейтральных молекул или атомов. В результате образуются свободные электроны и положительно заряженные молекулы (атомы) – положительные ионы. Свободный электрон почти мгновенно присоединяется к нейтральной молекуле (атому), образуя отрицательный ион. Эти так называемые мономолекулярные ионы существуют в обычных условиях в нижних слоях атмосферы очень короткое время, так как к ним практически мгновенно присоединяются несколько нейтральных молекул газа, образуя достаточно устойчивые комплексы молекул. Обычно считают, что каждый И. в а. обладает одним элементарным зарядом. Условно И. в а. разделяют на три группы, которые отличаются величиной подвижности К, т. е. средней скоростью движения в электрическом поле, напряжённость которого равна 1 (см. также Подвижность ионов и электронов):

Группа ионов	Подвижность К (см2/сек· в)	r – радиус ионов (умноженный на 108см)
Лёгкие	> 1	< 7—8
Средние	1 > K > 0,01	8 < r < 80
Тяжёлые и ультратяжёлые	< 0,01	> 80

  «Обычные» ионы – атомарные и молекулярные – встречаются в высоких слоях атмосферы; в нижних её слоях наблюдаются лёгкие ионы в виде комплексов газовых молекул (до нескольких десятков), а также средние и тяжёлые ионы. Тяжёлые ионы появляются обычно при оседании лёгких ионов на очень маленьких жидких и твёрдых частичках, взвешенных в атмосфере; некоторая часть этих ионов может возникать при испарении более крупных заряженных частиц. Средняя концентрация И. в а. устанавливается в результате уравновешивания скорости их возникновения скоростью их исчезновения вследствие рекомбинации и превращения в более тяжёлые частицы. Среднее время жизни лёгкого И. в а. – несколько десятков или даже сотен сек, тяжёлого – несколько тысяч сек.

  В чистом воздухе у поверхности Земли в 1 см³ содержится ~ 500—1000 лёгких ионов, причём положительно заряженных обычно на 10—20% больше, чем заряженных отрицательно. С высотой концентрация и подвижность лёгких ионов в тропосфере возрастают; на высоте 10 км, например, их концентрация может превышать указанную величину приблизительно в 10 раз. Концентрация тяжёлых ионов растет с увеличением концентрации ядер в атмосфере. В городах и индустриальных районах концентрация тяжёлых ионов может доходить до ~ 100000 в 1 см³; одновременно с ростом числа тяжёлых И. в а. уменьшается концентрация лёгких И. в а., она может упасть до величины ~ 10 в 1 см³. Концентрация лёгких и тяжёлых И. в а. неодинакова в различных географических пунктах, она меняется также в течение суток и года. Обычно концентрация лёгких И. в а. максимальна ранним утром и минимальна в полдень; в летнее время лёгких ионов больше, чем в зимнее. Значения концентрации И. в а. в отдельных специфичных районах могут заметно отличаться от средних по земному шару. Много И. в а. возникает около водопадов, фонтанов, а также при коронировании острых предметов в сильных электрических полях (во время грозы или пыльной бури и т. п.). Электропроводность воздуха, зависящая в основном от числа лёгких ионов, меняется так же, как их концентрация. При многих заболеваниях наличие И. в а. заметно сказывается на физиологии людей. Если увеличение числа отрицательно заряженных И. в а. стимулирует активность людей, то с ростом числа положительно заряженных ионов связаны большая утомляемость, появление головных болей и т. д. Отмечается действие ионов на жизнедеятельность животных и растений.

  Концентрация И. в а. может быть измерена с помощью так называемых счётчиков ионов, а распределение концентраций по подвижностям определяется с помощью ионных спектрометров.

  Лит.: Тверской П. Н., Атмосферное электричество, Л., 1949; Имянитов И. М., Приборы и методы для изучения электричества атмосферы, М., 1957; Минх А. А., Ионизация воздуха и ее гигиеническое значение, М., 1958.

  И. М. Имянитов.

Ионы остров

Ио'ны о'стров, скалы в Охотском море, расположенные в 250 км к С. от Сахалина. Высота около 150 м. Лежбище сивучей. Птичьи базары.

Иорга Николае

Ио'рга (Iorga) Николае (1871—1940), румынский политический деятель, историк, литературовед; см. Йорга Н.

Иордан Герман Жак

Иорда'н (Jordan) Герман Жак (9.7.1877, Париж, – 21.9.1943, Нидерланды), голландский физиолог, профессор Утрехтского университета (1915), член Голландской АН. По окончании Боннского университета (1901) работал на Неаполитанской биостанции, позднее в основанном им Институте сравнительной физиологии Утрехтского университета. Основные труды по пищеварению, дыханию и сравнительной физиологии нервно-мышечного аппарата. Изучал с позиций эволюционного учения роль нервных узлов у моллюсков, механизм пластического тонуса гладких мышц, некоторые вопросы мышечного движения и др.

  Соч.: Vergleichende Physiologie wirbelloser Tiere, Jena, 1913; Allgemeine vergleichende Physiologie der Tiere, B., 1929; в рус. пер. – Практикум сравнительной физиологии, М.—Л., 1934 (совм. с Г. Х. Гиршем).

Иордан (готский историк)

Иорда'н (Jordanis, Jordanes), готский историк 6 в. Остгот по происхождению, И. был нотарием (секретарём) аланского военачальника, состоявшего на службе у Восточно-Римской империи. Главное сочинение И. «О происхождении и деяниях гетов» (доведено до 551) – один из важнейших источников по истории племени готов, народов Северного Причерноморья и всего периода Великого переселения народов; содержит также краткие, но ценные данные о древнейших славянах. Будучи сокращённым изложением не дошедшего до нас труда Кассиодора, сочинение И. содержит и сведения, которые были известны ему как современнику событий; И. отразил настроения той части остготской знати, которая желала соглашения с Византией, хотя бы ценой подчинения последней.

  Соч.: О происхождении и деяниях гетов. Getica. Вступ. ст., пер., комментарий Е. Ч. Скржинской, М., 1960 (библ.).

  Лит.: Wagner N., Getica. Untersuchungen zum Leben des Iordanes..., B., 1967.

Иордан Йоргу

Иорда'н (Iordan) Йоргу (р. 1888), румынский языковед; см. Йордан Й.

Иордан (река в Зап. Азии)

Иорда'н, река в Западной Азии, большей частью в Иордании. Длина 252 км. Берёт начало в хребте Джебель-эш-Шейх (Хермон). Протекает по полупустынной меридиональной тектонической впадине Гхор (Эль-Гор) через озёра Хула и Тивериадское, впадает в Мёртвое море. В верховьях долина реки узкая, в русле местами пороги, ниже расширяется. Расход воды (летом) 50 м³/сек. Питание грунтовое и озёрное. Главный приток – р. Ярмук впадает слева. Воды используются на орошение. Долина И. – главный земледельческий район Иордании.

Иордан Федор Иванович

Иорда'н Федор Иванович [13(25).8.1800, Павловск Петербургской губернии, – 19.9(1.10).1883, Петербург], русский гравёр. Учился в петербургской АХ (1809—24, с 1819 – в классе Н. И. Уткина), затем в Париже и Лондоне. В 1835—50 жил в Риме. С 1844 академик, с 1850 профессор, с 1871 ректор АХ. Мастер академической репродукционной резцовой гравюры на меди («Преображение», с картины Рафаэля, 1835—50). Исполнил свыше 70 листов (наиболее ценны портреты деятелей русской культуры).

  Лит.: Собко Н. П., Жизнь и произведения Ф. И. Иордана, «Вестник изящных искусств», 1884, т. 2, в. 1, 3, 4.

Ф. И. Иордан. Автопортрет. Гравюра резцом на меди. 1871.

Назад к карточке книги "Большая Советская Энциклопедия (ИО)"