This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
അയോണോസ്ഫിയര്‍
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
അയോണോസ്ഫിയര്‍
Ionosphere
ഭൂമിയുടെ അന്തരീക്ഷത്തില്‍ ഏതാണ്ട് 50 കി.മീറ്ററിനു മുകളിലുള്ള ഭാഗം. ഈ ഉപര്യന്തരീക്ഷത്തിനു ഗണനീയമായ വൈദ്യുതചാലകത (electrical conducticity) ഉണ്ട്. സൂര്യനില്‍നിന്നുള്ള ശക്തമായ അള്‍ട്രാവയലറ്റ്, എക്സ്-റേ വികിരണങ്ങള്‍ മൂലം ഉപര്യന്തരീക്ഷത്തിലുള്ള തന്മാത്രകള്‍ക്ക് അയോണീകരണം (ionisation) ഉണ്ടാകുന്നതു മൂലമാണ് അയോണോസ്ഫിയറിന് ഈ സ്വഭാവമുണ്ടാകുന്നത്.
1878-ല്‍ ബാള്‍ഫോര്‍ സ്റ്റ്യുവര്‍ട്ട് എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞനാണ് ഭൂമിയുടെ ഉപര്യന്തരീക്ഷത്തില്‍ വൈദ്യുതചാലകതയുള്ള ഒരു സ്തരം ഉണ്ടാകാമെന്ന് നിര്‍ദേശിച്ചത്. ഭൂമിയുടെ കാന്തമണ്ഡലത്തിന്റെ മൂല്യത്തിനുണ്ടാകുന്ന ചില ദൈനംദിന വ്യതിയാനങ്ങള്‍ വിശദീകരിക്കുന്നതിന് ഇപ്രകാരമുള്ളൊരു സ്തരം ആവശ്യമാണെന്ന് ഇദ്ദേഹം അനുമാനിച്ചു. അയോണോസ്ഫിയറിലുണ്ടാകുന്ന വൈദ്യുതപ്രവാഹം മൂലം സംജാതമാകുന്ന കാന്തമണ്ഡലം ഭൂമിയുടെ സ്ഥിരകാന്തമണ്ഡലവുമായി അധ്യാരോപിച്ച് (superpose) ഒരു പരിണതകാന്തമണ്ഡലമുണ്ടാക്കി ഭൌമകാന്തമണ്ഡലത്തിന്റെ മൂല്യത്തിനു വ്യതിയാനം വരുത്തുമെന്നും അദ്ദേഹം അനുമാനിച്ചു.
വിദൂരസ്ഥലങ്ങളിലേക്കുള്ള റേഡിയോ പ്രക്ഷേപണം സാധ്യമാക്കുന്നതില്‍ അയോണോസ്ഫിയര്‍ വളരെ പ്രധാനമായ ഒരു പങ്കു വഹിക്കുന്നു. 1901-ല്‍ മാര്‍ക്കോണി ഇംഗ്ലണ്ടിലെ കോണ്‍വാളും 2,880 കി.മീ. അകലെ അത്‍ലാന്തിക്കിന്റെ മറുകരയിലുള്ള ന്യൂഫൗണ്ട്‍ലന്‍ഡും തമ്മില്‍ റേഡിയോബന്ധം സ്ഥാപിക്കുന്നതില്‍ വിജയിച്ചു. റേഡിയോതരംഗങ്ങള്‍ ഋജുരേഖയില്‍ സഞ്ചരിക്കുന്നതുകൊണ്ടും ഭൂമിയുടെ ഉപരിതലത്തിനു വക്രാകൃതിയുള്ളതുകൊണ്ടും ഇപ്രകാരമുള്ള റേഡിയോ പ്രക്ഷേപണങ്ങള്‍ അസാധ്യമായിരിക്കുമെന്നായിരുന്നു അന്നുവരെയുള്ള വിശ്വാസം. 1902-ല്‍ അമേരിക്കയില്‍ കെന്നലിയും ഇംഗ്ലണ്ടില്‍ ഹെവിസൈഡും ഇതിന് ഒരു വിശദീകരണം കണ്ടെത്തി. ഭൂമിയുടെ ഉപര്യന്തരീക്ഷത്തില്‍ ചാലകതയുള്ളതും റേഡിയോ തരംഗങ്ങളെ പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്നതുമായ ഒരു സ്തരമുണ്ടെങ്കില്‍ ഇതു സാധ്യമാകും എന്ന് അവര്‍ നിര്‍ദേശിച്ചു. ഈ ഭാഗത്തിനുള്ള വൈദ്യുതചാലകത ധനവും ഋണവും ആയ അയോണുകള്‍ (positive & negative) മൂലമായിരിക്കാം എന്നായിരുന്നു അവരുടെ നിഗമനം. 1925-ല്‍ ആപ്പിള്‍ടണ്‍, ബാര്‍ണെറ്റ് എന്നിവര്‍ റേഡിയോ തരംഗങ്ങള്‍ ഉപര്യന്തരീക്ഷത്തില്‍ പ്രതിഫലിപ്പിക്കാമെന്നു പരീക്ഷണങ്ങള്‍ മൂലം തെളിയിച്ചു.
സ്തരങ്ങള്‍. അയോണോസ്ഫിയറിന് പ്രധാനമായും രണ്ടു സ്തരങ്ങളാണുള്ളത്. കെന്നലി-ഹെവിസൈഡ് സ്തരം (E-layer), ആപ്പിള്‍ടണ്‍ സ്തരം (F-layer) എന്നിവയാണ് അവ; ഇവകൂടാതെ ഏറ്റവും താഴെയായി ഒരു ഡി-സ്തരവും (D-layer) കാണപ്പെടുന്നുണ്ട്. അയോണോസ്ഫിയര്‍ അന്തരീക്ഷത്തില്‍ ഉണ്ടാക്കുന്ന വേലിയേറ്റങ്ങള്‍ മൂലം അയോണോസ്ഫിയറിന് ലംബമായും തിരശ്ചീനമായും ഉള്ള ചലനങ്ങള്‍ ഉണ്ടാകുന്നു.
പ്രധാനമായും റേഡിയോ തരംഗങ്ങള്‍ ഉപയോഗിച്ചാണ് അയോണോസ്ഫിയറിന്റെ സ്വഭാവവിശേഷങ്ങള്‍ മനസ്സിലാക്കുന്നത്. റേഡിയോതരംഗങ്ങളുടെ സ്പന്ദങ്ങള്‍ മുകളിലേക്കയച്ച് അവ തിരിച്ചുവരുന്നതിനു വേണ്ട സമയം നിരീക്ഷിച്ച് അയോണോസ്ഫിയറിന്റെ വിവിധ സ്തരങ്ങളുടെ ഉയരം കണ്ടുപിടിക്കുന്നു. ഇപ്രകാരം അയോണോസ്ഫിയറിന്റെ പ്രതിഫലനശേഷി, അവശോഷണശേഷി, അയോണ്‍ സാന്ദ്രത എന്നിവ മനസ്സിലാക്കാന്‍ സാധിച്ചിട്ടുണ്ട്. വിവിധ ആവൃത്തി (frequency) യിലുള്ള റേഡിയോതരംഗങ്ങള്‍ പ്രതിഫലിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന അടുക്കുകളുടെ ഉയരം തുടര്‍ച്ചയായി സ്വയം രേഖപ്പെടുത്തുന്ന ഉപകരണമാണ് അയണോസോണ്ടെ (Ionosonde). ഇതു തരുന്ന അയോണോഗ്രാം റെക്കോര്‍ഡില്‍ നിന്നും അയോണോസ്ഫിയറിന്റെ ലംബഘടനയെക്കുറിച്ചും, അതതു കാലങ്ങളില്‍ അവയ്ക്കുണ്ടാകുന്ന വ്യതിയാനങ്ങളെക്കുറിച്ചും പഠിക്കുന്നതിനു സാധിക്കുന്നു. റോക്കറ്റുകളും കൃത്രിമോപഗ്രഹങ്ങളും ഉപയോഗിച്ച് അയോണോസ്ഫിയറിന്റെ ഘടനയെയും സംരചനയെയും കുറിച്ചു കൂടുതല്‍ വിവരങ്ങള്‍ ശേഖരിക്കുന്നതിനു സാധിച്ചിട്ടുണ്ട്. അയോണോസ്ഫിയറിലെ വൈദ്യുതപ്രവാഹത്തെക്കുറിച്ചുള്ള തെളിവുകള്‍, റോക്കറ്റുകളില്‍ സ്ഥാപിച്ചിട്ടുള്ള മാഗ്നറ്റോമീറ്ററുകളില്‍ (magnetometers) നിന്നു ലഭിക്കുന്നു.
ഉയരമനുസരിച്ച് അന്തരീക്ഷത്തിന്റെ ഭൗതികഗുണങ്ങളില്‍ വ്യത്യാസമുള്ളതുകൊണ്ടും പലയിനം വികിരണങ്ങള്‍ അന്തര്‍ഭവിച്ചിട്ടുള്ളതുകൊണ്ടും ആണ് അയോണോസ്ഫിയറിന് പല സ്തരങ്ങളുള്ളതായി അനുഭവപ്പെടുന്നത്; ഉയരമനുസരിച്ച് അയോണീകരണസാന്ദ്രതയ്ക്കു വ്യതിയാനമുണ്ടാകുന്നുണ്ട്. സാന്ദ്രത അധികമാകുന്ന മേഖലയാണ് സ്തരമായി ഗണിക്കപ്പെടുന്നത്.
അയോണീകരണം സംഭവിക്കുന്ന ഏറ്റവും താഴെയുള്ള മേഖലയ്ക്ക് ഡി-സ്തരം എന്നു പറയുന്നു. പകല്‍ സമയത്തു മാത്രമേ ഇതു നിലവിലുള്ളു. ഏതാണ്ട് 50-70 കി.മീ. ഉയരത്തില്‍ ഡി-സ്തരം വ്യാപിച്ചിരിക്കുന്നു. ഇവിടെ അയോണീകരണം വളരെ കുറവാണ് (ഘ.സെ.മീ.-ന് നൂറുകണക്കിന് ഇലക്ട്രോണുകള്‍ മാത്രം). എങ്കിലും വളരെ താഴ്ന്ന ആവൃത്തിയുള്ള റേഡിയോതരംഗങ്ങളെ പ്രതിഫലിപ്പിക്കുവാന്‍ ഇതിനു കഴിയും; പക്ഷേ, മെഗാസൈക്കിള്‍ ആവൃത്തിയുള്ള തരംഗങ്ങളെ ഇത് അവശോഷണം ചെയ്യുന്നു. രാത്രിയില്‍ ഡി-സ്തരം അപ്രത്യക്ഷമാകും. ഇതിനാലാണ് സൂര്യാസ്തമയത്തിനു ശേഷം മീഡിയം വേവ് പ്രക്ഷേപങ്ങളുടെ ശക്തി വര്‍ധിക്കുന്നത്.
അയോണീകരണം. സൗരജ്വാല(solar flare)കളെത്തുടര്‍ന്ന് കണികകളുടെ ശക്തിയേറിയ വികിരണം അന്തരീക്ഷത്തില്‍ ആപതിക്കുമ്പോള്‍ ഡി-മേഖലയിലെ അയോണീകരണം അസാധാരണമാംവിധം വര്‍ധിക്കാനിടയാകുന്നു. ഇതുമൂലം ഈ മേഖലയില്‍ക്കൂടി കടന്നുപോകുന്ന എല്ലാ റേഡിയോതരംഗങ്ങളും പരിപൂര്‍ണമായി അവശോഷണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. ഈ സമയത്ത് ഭൂമിയുടെ സൂര്യപ്രകാശമുള്ള വശത്ത് ഹ്രസ്വതരംഗപ്രക്ഷേപണം അസാധ്യമായിരിക്കും. ഇങ്ങനെ സംഭവിക്കുന്നതിന് റേഡിയോ ഫെയിഡ് ഔട്ട് (radio fade out) എന്നു പറയുന്നു. സൂര്യനില്‍നിന്നുള്ള ശക്തിയേറിയ അള്‍ട്രാവയലറ്റ് വികിരണം (പ്രധാനമായും 1216°A ലീമാന്‍ α വികിരണം) മൂലം ഉപര്യന്തരീക്ഷത്തിലുള്ള നൈട്രിക് ഓക്സൈഡ് വാതകത്തിന് ഫോട്ടോ അയോണീകരണം (photo ionisation) സംഭവിക്കുന്നതാകാം ഡി-മേഖലയ്ക്കു കാരണമെന്നു കരുതപ്പെടുന്നു.
ഡി-മേഖലയ്ക്കു തൊട്ടു മുകളിലായാണ് അയോണീകരണത്തിന്റെ മറ്റൊരു മേഖല സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നത്. കെന്നലി-ഹെവിസൈഡ് അഥവാ ഇ-സ്തരം എന്നു വിളിക്കുന്ന ഈ മേഖല ഏകദേശം 110 കി.മീ. മുകളിലാണ്. ഇവിടെ ഒരു ഘന സെ.മീ.-ല്‍ ലക്ഷക്കണക്കിന് ഇലക്ട്രോണുകളുണ്ടായിരിക്കും. രാത്രിയില്‍ ഇലക്ട്രോണുകളും ധന അയോണുകളും സംയോജിക്കുകയും അയോണീകരണസാന്ദ്രത വളരെ കുറയുകയും ചെയ്യും. പകല്‍സമയത്തും അയോണീകരണസാന്ദ്രതയുടെ മൂല്യം സ്ഥിരമല്ല. ഒന്നു മുതല്‍ മൂന്നു വരെ മെഗാസൈക്കിള്‍ ആവൃത്തിയുള്ള തരംഗങ്ങളെ പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്നത് ഇ-സ്തരമാണ്. ചിലപ്പോള്‍ ഇ-സ്തരത്തിനുള്ളില്‍ത്തന്നെ അസാധാരണമാംവിധം തീക്ഷ്ണമായ, വളരെനേര്‍ത്ത മേഖലകള്‍ പ്രത്യക്ഷപ്പെടാറുണ്ട്. ഇവയ്ക്ക് 'സ്പൊറാഡിക് ഇ' (Sporadic-E) എന്നാണ് പേര്‍. ഭൂമിയുടെ കാന്തമണ്ഡലമൂല്യത്തിന് വ്യത്യാസം വരുത്തുന്ന ശക്തമായ 'ഡയനാമോ പ്രവാഹങ്ങള്‍' ഇ-മേഖലയിലാണ് ഉണ്ടാകുന്നതെന്നു കണ്ടിരിക്കുന്നു. ഓക്സിജന്‍ തന്മാത്രകള്‍ക്ക് വിയോജനം സംഭവിച്ചുണ്ടാകുന്ന അണുക്കളുടെ ഫോട്ടോ അയോണീകരണമായിരിക്കാം ഇ-സ്തരത്തിന്റെ രൂപവത്കരണത്തിനു നിദാനം.
200-300 കി.മീ.-ന് ഇടയിലായിട്ടാണ് എഫ്. അഥവാ ആപ്പിള്‍ടണ്‍ സ്തരത്തിന്റെ സ്ഥാനം. ഇവിടെ ഘന സെ.മീ.-ല്‍ ദശലക്ഷക്കണക്കിന് ഇലക്ട്രോണുകളെ കണ്ടേക്കും. എഫ്-സ്തരം രാത്രിയിലും നിലനില്ക്കും എന്നതാണ് ഒരു പ്രത്യേകത. ഇതു രണ്ടു ഭാഗങ്ങളായി പിളര്‍ന്നിട്ടാണ് സാധാരണ കാണപ്പെടുക. താഴെയുള്ള എഫ്1-സ്തരം ഇ-സ്തരത്തിന് 60-80 കി.മീ. മുകളിലായിട്ടാണ്. മുകളിലുള്ള എഫ്2-സ്തരം ചിലപ്പോള്‍ ഭൂമിയില്‍നിന്നും 250 കി.മീറ്ററോളം ഉയരത്തിലായിരിക്കും. എഫ്1-സ്തരത്തിനും ഇ-സ്തരത്തിനും വളരെ സാദൃശ്യമുണ്ട്. സൂര്യന്റെ അവസ്ഥ, ഋതുക്കള്‍, ഗ്രഹണം എന്നിവയെല്ലാം ഈ സ്തരങ്ങളെ സ്വാധീനിക്കുന്നു. സൂര്യനിലുണ്ടാകുന്ന രൂക്ഷമായ ക്ഷോഭങ്ങളിലൂടെ ഉത്സര്‍ജിക്കപ്പെടുന്ന കണികാപ്രവാഹങ്ങള്‍ എഫ്-മേഖലയെയും ബാധിക്കുന്നു. ഇവ അയോണോസ്ഫിയറിനെ ആകെ ബാധിക്കുമെങ്കിലും എഫ്2-സ്തരത്തിലാണ് അതു കൂടുതലായി അനുഭവപ്പെടുന്നത്. ഇവ 'അയോണോസ്ഫിയറിക് കൊടുങ്കാറ്റ്' (ionospheric storm) എന്ന പേരില്‍ അറിയപ്പെടുന്നു.
ധ്രുവദീപ്തി(Aurora)യുടെ സ്പെക്ട്രത്തിന്റെ പഠനങ്ങള്‍ അയോണോസ്ഫിയറിനെക്കുറിച്ച് വിലയേറിയ വിവരങ്ങള്‍ നല്കിയിട്ടുണ്ട്. ആറ്റോമിക് ഓക്സിജന്‍, മോളിക്കുലര്‍ നൈട്രജന്‍ എന്നിവയുടെ ഉത്സര്‍ജനസ്പെക്ട്രമാണ് പ്രധാനമായും ധ്രുവദീപ്തിയില്‍ കാണുന്നത്. ഇതു കൂടാതെ ആറ്റോമിക് ഹൈഡ്രജന്‍ രേഖകളും കാണുന്നുണ്ട്. ഹൈഡ്രജന്‍ അത്യധികമായ പ്രവേഗത്തോടെയാണ് ബാഹ്യാകാശത്തില്‍നിന്നും അന്തരീക്ഷത്തില്‍ പതിക്കുന്നതെന്ന് ഈ രേഖകളുടെ ഡോപ്ലര്‍ വീതി (doppler width) വ്യക്തമാക്കുന്നു. എഫ്2-സ്തരത്തിനും അപ്പുറം ഏതാണ്ട് 1,000 കി.മീ. വരെയെങ്കിലും അന്തരീക്ഷം വ്യാപിച്ചുകിടക്കുന്നുണ്ടെന്നതിനുള്ള തെളിവുകള്‍ ഈ പഠനങ്ങളില്‍നിന്നും ലഭിക്കുന്നുണ്ട്.
(ഡോ. സി.പി. ഗിരിജാവല്ലഭന്‍)
