Ionization of the Upper Atmosphere by Solar Extreme Ultraviolet

Abstract

Taking into account new data on the energy and spectrum of solar extreme ultraviolet, its absorption and ion production rate q in the altitude range 100 – 800 km in the atmosphere for different moments of the day are computed. Analysis of the data show that the ion production rate maximum is situated in the F₁ region in the daytime and in the 12 region in the morning and in the evening. During the daytime, in the F₁ region q changes by two orders of magnitude, but above the 12 region the change of q is negligible. A typical peak is found on the curves q (h) at ^~ 120 km altitude. At each height during the day, n_e variations should be proportional to (cos Z^©)n; index n for the E and F2 regions is equal to 0. 38 and 0. 15 respectively, which contradicts Chapman’s theory but agrees with experiments. Exponent “n” is not constant during the day for the altitudes between the F_l and F2 regions. Owing to the atmosphere density increase in the daytime at the > 200 km altitude, q value should increase at the > 200 - 300 km altitude and decrease at the 150 - 300 km altitude (according to Z^©), and hence above the 12 region maximum one should observe a decrease of q and n_e gradients, which is confirmed by rocket and satellite observations.

Résumé

Ionisationdela haute atmosphère par le rayonnement lointain ultraviolet solaire. En considérant les nouveelles données sur l’énergie et le spectre du rayonnement lointain ultraviolet solaire on а са1сиlé l’abeorption et la vitesse de la formation ionique q aux hauteurs 100 – 800 km dans l’atmosphere pour différents moments de jour. L’analyse des données q montre, que le maximum de la formation ionique se trouve dans le région Fx plutaut le jour et dans le régionF₂ le soir et le matin; au cours du jour dansla region Fx q est change par deux ordres, dans la region F₂ et plus hautelle est chang£e peu. A la hauteur ~ 120 km on découvre le maximum typique sur les courves q (h). A chaque hauteur au cours du jour la variation doit être proportionnelle à (cos Z^©) n. Les valeurs “n” pour les regions E et F₂ egalent 0. 38 et 0.15 c’est en contradiction avec les données theoriques de la couche simple de Chapman mais s’accorde avec l’ехрériment. La valeur “n” n’est pas constante pour les altitudes entre les régions Fj et F₂ au cours du jour. En rapport avec l fagrandissement de la densite atmospherique. aux hauteurs > 200 km le valeur q doit s’accroltre aux hauteurs > 200 - 300 km et diminuer aux altitudes 150 - 300 km (en fonction de ZQ). Avec cela plus haut du maximum de la région F₂ on doit observer diminution de q et ne gradients, est confirme par les observations sur fusees et satellites.

Абстрактный

Ионизация верхней атмосферы коротковолновым излучением Солнца. С учетом новых данных об энергии и спектре коротковолнового излучения Солнца расчитано поглощение излучения и скорость образования ионов q на высотах 100-800 км в атмосфере для различных моментов дня. Анализ данных о q показывают, что максимум ионообразования находится в области F₁ днем и в области F₂ вечером и утром; в течении дня q в области F₁ изменяется на 2 порядка, а в области F₂ и вышезменяется мало. На высоте ~ 120 км обнаруживается характерный пик на кривых q(h)„ На каждой высоте в течение дня изменение пе должно быть пропорционально (Cos Z^©)n; значения п, для областей Е, и F2 равно 0.38 и 0.15 соответственно, что противоречит данным теории простого слоя Чепмэна, но согласуется с экспериментом. Для высот между слоями F₁ и F₂ не остается постоянным в течение дня. В связи с увеличением днем плотности атмосферы на высотах > 200 км величина q должна увеличиваться на высотах > 200-300 км и уменьшаться на высотах 150-300 км (в зависимости от Z q), при этом выше максимума области F2 должно наблюдаться уменьшение градиентов q и пе, что одтверждается наблюдательными данными, полученными на ракетах и спутниках.