Світіння атмосфери складає тільки частину наявного в атмосфері світла. Іншими джерелами є світло зірок, зодіакальне світло і денне розсіяне світло Сонця. Часом світіння атмосфери може складати до 40% загальної кількості світла. Світіння атмосфери виникає в атмосферних шарах різних висот і товщини. Спектр світіння атмосфери охоплює довжини хвиль від 1000 Е до 22,5 мкм. Основна лінія випромінювання у світінні атмосфери – l 5577 Е, що з'являється на висоті 90–100 км у шарі товщиною 30–40 км. Виникнення світіння обумовлене механізмом Чемпена, заснованим на рекомбінації атомів кисню. Інші емісійні лінії – це л 6300 Е, що з'являються у випадку диссоціативної рекомбінації О+2 і емісії NI l 5198/5201 Е і NI l 5890/5896 Е. Інтенсивність світіння атмосфери виміряється в Рэлеях. Яскравість (у Рэлеях) дорівнює 4 , де – кутова поверхня яскравості випромінюючого шару в одиницях 106 фотон/(см2·стер·с). Інтенсивність світіння залежить від широти (по-різному для різних емісій), а також міняється протягом доби з максимумом поблизу напівночі. Відзначено позитивну кореляцію для світіння атмосфери в емісії l 5577 Е з числом сонячних плям і потоком сонячного випромінювання на довжині хвилі 10,7 див. Світіння атмосфери спостерігається під час супутникових експериментів. З космічного простору воно виглядає як кільце світла навколо Землі і має зеленуватий колір
Іоносфера
Іоносферою називається сукупність іонізованих шарів земної атмосфери, що починається з висот порядку 60 км і простягається до висот у десятки тисяч км. Основне джерело іонізації земної атмосфери – ультрафіолетове і рентгенівське випромінювання Сонця, що виникає головним чином у сонячній хромосфері і короні. Крім того, на ступінь іонізації верхньої атмосфери впливають сонячні корпускулярні потоки, що виникають під час спалахів на Сонце, а також космічні промені і метеорні частки. Випромінювання Сонця іонізує атоми і молекули атмосфери. Ступінь іонізації стає істотної вже на висоті 60 кілометрів і неухильно росте з віддаленням від поверхні Землі. На різних висотах в атмосфері відбуваються послідовно процеси дисоціації різних молекул і наступна іонізація різних атомів і іонів. В основному це молекули кисню О2, азоту N2 і їхні атоми. У залежності від інтенсивності цих процесів різні шари атмосфери, що лежать вище 60-ти кілометрів, називаються іоносферними шарами, а їхня сукупність іоносферою. Нижній шар, іонізація якого несуттєва, називають нейтросферою. Максимальна концентрація заряджених часток в іоносфері досягається на висотах 300–400 км. У 1930-і були початі систематичні спостереження стану іоносфери. Були досліджені багато загальних властивостей іоносфери, висоти й електронна концентрацію основних її шарів. На висотах 60–70 км спостерігається шар D, на висотах 100–120 км шар Е, на висотах, на висотах 180–300 км подвійний шар F1 і F2. Основні параметри цих шарів:
Область іоносфери | Висота максимуму, км | Ti, K | День | Ніч ne, см–3 | aґ, см3с–1
мин ne, см–3 | макс ne, см–3
D | 70 | 20 | 100 | 200 | 10 | 10–6
E | 110 | 270 | 1,5·105 | 3·105 | 3000 | 10–7
F1 | 180 | 800–1500 | 3·105 | 5·105– | | 3·10–8
F2 (зима) | 220–280 | 1000–2000 | 6·105 | 25·105 | ~105 | 2·10–10
F2 (літо) | 250–320 | 1000–2000 | 2·105 | 8·105 | ~3·105 | 10–10
ne – електронна концентрація, е – заряд електрона, Ti – температура іонів, aґ – коефіцієнт рекомбінації (який визначає величину ne і її зміни в часі)
Концентрація електричних зарядів (електронна концентрація рівна іонній) в земній іоносфері на висоті 300 км складає вдень біля 106 см–3. Плазма такої густини відбиває радіохвилі довжиною більш 20 м, а більш короткі пропускає. Типовий вертикальний розподіл електронної концентрації в іоносфері для денних і нічних умов.
Іоносферні шари – це області в атмосфері, у яких досягаються максимальні значення концентрації вільних електронів (тобто їхнього числа в одиницях об'єму). Електрично заряджені вільні електрони і (у меншому ступені менш рухливі іони), що виникають у результаті іонізації атомів атмосферних газів, взаємодіючи з радіохвилями (тобто електромагнітними коливаннями), можуть змінювати їхній напрямок, відбиваючи або переломлюючи них, і поглинати їхню енергію. У результаті цього при прийомі далеких радиостанцій можуть виникати різні ефекти, наприклад, завмирання радіозв'язку, посилення чутності вилучених станцій, блекаути і т.п. явища.
Шари | D | E | F1 | F2
Висота макс., км | 80 | 115 | 170 | 300
Товщ. шару, км | 15 | 25 | 60 | 300
Число атомів і мол. в см 3 | 4·1014 | 1012 | 2·1010 | 109
Конц. електронів макс. | 600 | 105 | 2·105 | 6·105
Нормальна іоносфера. Спостереження, проведені за допомогою геофізичних ракет і супутників, дали масу нової інформації, що свідчить, що іонізація атмосфери відбувається під впливом сонячної радіації широкого спектра. Основна її частина (більш 90%) зосереджена у видимій частині спектра. Ультрафіолетове випромінювання з меншою довжиною хвилі і більшою енергією, ніж у фіолетових світлових променів, випускається воднем внутрішньої частини атмосфери Сонця (хромосфери), а рентгенівське випромінювання, що володіє ще більш високою енергією, – газами зовнішньої оболонки Сонця (корони). Нормальне (середнє) стан іоносфери обумовлений постійним могутнім випромінюванням. Регулярні зміни відбуваються в нормальній іоносфері під впливом добового обертання Землі і сезонних розходжень кута падіння сонячних променів опівдні, але відбуваються також непередбачені і різкі зміни стану іоносфери.
Збурювання в іоносфері.
Як відомо, на Сонце виникають могутні циклічно повторювані прояви активності, що досягають максимуму кожні 11 років.
