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Comment ça marche ?

Radio-club F6KRK.
L 'ionosphère

L’ionosphère constitue la partie la plus élevée de notre atmosphère, elle est très sensible
au rayon-nement solaire. Nous commencerons par examiner sa formation, puis dans les
prochains “Comment ça marche” nous verrons le mécanisme de la réflexion des ondes
électromagnétiques et son rôle dans la propagation HF.

L’atmosphère terrestre. • effet indirect sur la troposphère par l’intermédiaire du
L’atmosphère est une couche gazeuse qui entoure la Terre. chauffage du sol (infrarouges), et diffusion de la longueur
Jusqu’à une altitude d’une centaine de kilomètres, sa den- d’onde du bleu ;
sité décroît exponentiellement et sa composition est stable : 78 % • dans la stratosphère, transformation d’une partie de l’oxy-
d’azote, 21 % d’oxygène, 1 % d’argon plus quelques gaz gène en ozone par les rayons ultraviolets ;
rares. Au dessus de 100 km, sa densité décroît beaucoup plus • dans la haute mésosphère, certaines radiations, dont les
lentement et sa composition change : d’abord des molécules rayons X (éruptions chromosphériques), ionisent faiblement
d’oxygène seules, puis de l’oxygène atomique. Sa température les molécules d’air résiduel ;
de l’ordre de 300° K au niveau du sol ondule avec l’altitude • dans la thermosphère, faible ionisation des molécules, puis
jusqu’à une centaine de kilomètres pour ensuite croître rapi- forte ionisation des atomes d’oxygène (molécules dissociées)
dement à plus de 1000° K. Tout ceci est montré sur la figure 1. par le rayonnement ultraviolet.
Figure n° 1
Phénomène de l’ionisation.
Un atome peut être ionisé (perdre un électron) sous l’effet
d’un rayonnement ayant une énergie suffisante à une cer-
taine longueur d’onde. Les molécules et les atomes de l’at-
mosphère terrestre peuvent être ionisés par les rayonnements
X et ultraviolets issus du soleil. Ceux-ci, bien que faibles par
rapport au visible (un millionième), sont suffisants pour avoir
un effet sensible dans la haute atmosphère. L’arrivée de parti-
cules de forte énergie (rayons cosmiques et protons solaires)
et localement la chute de météorites participent aussi à l’ioni-
sation. Celle-ci ne sera pas uniforme, elle se répartira vertica-
lement sous forme de couches car la densité de l’atmosphère
diminuant avec l’altitude et la pénétration du rayonnement di-
minuant avec la densité de l’air, il y aura une région où l’effet
ionisant sera maximum. Voir la figure 2.
Si la Terre était isolée dans l’espace, la composition de son
atmosphère devrait rester inchangée avec l’altitude, la densité Figure n° 2
devrait continuer à décroître régulièrement et la température
rejoindre progressivement les 4° K du vide intersidéral. Or ce
n’est pas le cas, et ces anomalies ont pour origine le rayon-
nement solaire.

Le rayonnement solaire .
(1)
La majorité de l’énergie solaire est rayonnée par la photosphère.
C’est le rayonnement d’un corps noir chauffé à 5900° K et il a
son maximum à une longueur d’onde de 450 nm.
La chromosphère rayonne sur les longueurs d’ondes spécifiques
à ses constituants : raies α de l’hydrogène et K du calcium.
La couronne rayonne dans l’X et l’ultraviolet mais aussi dans l’in-
frarouge, et elle constitue la principale source des ondes radio.
Le rayonnement global du soleil est constant et il est mesuré Du fait des différentes compositions de la haute atmosphère
par la constante solaire. Au niveau de la Terre, elle corres- et de leur ionisation par différents rayonnements, se forment
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pond à une énergie de 1,4 kW/m à l’aplomb des tropiques. trois couches ionosphériques principales : les couches D, E et
Elle va avoir les effets suivants sur l’atmosphère terrestre (re- F, comme montré sur la figure 3.
voir fig.1) :

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