Skip to main content

Op welke hoogte vind je de ionosfeer?

De ionosfeer vormt de bovenste laag van de atmosfeer van de Aarde. Ze wordt door ultraviolette zonnestraling geïoniseerd. Deze ionisatie kan op grote hoogte aanhouden: de ionosfeer strekt zich uit van ongeveer 80 km hoogte tot meer dan 1.000 km.

Energie in de bovenste laag van de atmosfeer resulteert in poolicht

De ionosfeer en de magnetosfeer worden verbonden door magnetische krachtlijnen. Dat zijn nagenoeg perfecte geleiders van elektriciteit. Daardoor wordt elektromagnetische energie van de magnetosfeer vervoerd naar de ionosfeer via elektrische stromen, ook wel stromen van Birkeland genoemd. Het poollicht is de meest spectaculaire manifestatie van die energie-overdracht.

Elektrisch geladen deeltjes in de ionosfeer

Vanaf ongeveer 50 km hoogte boven het aardoppervlak beginnen elektronen en ionen een belangrijke rol te spaken in het gedrag van de bovenste regio van de atmosfeer: de ionosfeer. Het is belangrijk op te merken dat op de hoogte waar de grootste elektronendichtheid te vinden is (106 elektronen/cm³ op 250 km) ongeveer 1 op 1 000 luchtdeeltjes geïoniseerd worden.

Ondanks de lage dichtheidsverhouding tussen geladen en neutrale deeltjes stelt de ionosfeer haar eigen omgeving op door een elektrisch veld te initiëren dat geladen deeltjes van tegengestelde ladingen samenbindt. Het aardmagnetisch veld heeft ook een invloed op de geladen deeltjes van de ionosfeer. Hierdoor verschilt hun aeronomisch gedrag sterk van dat van neutrale deeltjes.

Toenemende dichtheid van ionosfeerbronnen:

  • De belangrijkste bron voor deze omgeving is de ultraviolette zonnestraling die de atomen en moleculen in de bovenste aardatmosfeer (50-1000 km hoogte). Dit proces wordt "foto-ionisatie" genoemd, wat refereert naar het elektron dat vrijkomt van een neutraal atmosferisch deeltje (atoom of molecule) tijdens de botsing. Dit deeltje wordt dan een ion..
  • X- en gamma-straling worden geproduceerd wanneer de Zon actief is, bijvoorbeeld wanneer zonnevlammen plaatsvinden. Slechts acht minuten later bereieken ze de Aarde en veroorzaken een toename in de dichtheid van de ionosfeer aan de kant van de Aarde die naar de Zon gericht is.
  • Zonneactiviteit kan ook protonen en elektronen die hoge snelheden bezitten produceren (die uren tot dagen later de Aarde bereiken). Deze komen in de ionosfeer terecht in de polaire gebieden, en veroorzaken grote toenames van de dichtheid van de ionosfeer op lage hoogten. Deeltjes van de zonnewind en kosmische straling kunnen ook de bovenste atmosfeer van de Aarde ioniseren.

Drie regio's in de ionosfeer (dichtheid en hoogte)

De ionosfeer wordt meestal horizontaal opgedeeld in drie lagen, D, E en F, waarin de ionisatie toeneemt met de hoogte. Deze lagen komen voort uit het verschil in het binnendringen in de atmosfeer van de zonnestralen volgens hun energie.

  • De D-laag, gelegen op een hoogte tussen 50 en 90 km, bevat vooral polyatomische gehydrateerde ionen (102 tot 104 ionen/cm³)
  • De E-laag ligt tussen 90 en 150 km en bevat de ionen NO+, O2+, en metaalionen met een densiteit tussen 103 tot 105 ionen/cm³
  • De F-laag (105 tot 106 ionen/cm³) gaat van 150 tot bijna 1.000 kilometer, waar ze opgaat in de magnetosfeer
Figuur 1: poollicht, Lofoten, Noorwegen. Credits: Jeroen van Gent
Figuur 2: Guglielmo Marconi bevestigde het bestaan van de ionosfeer van de Aarde in 1901 toen hij de eerste transatlantische radiocommunicatie realiseerde.