Ionosphäre

Ionosphäre oder Thermosphäre, eine oder mehrere Schichten ionisierter Luft in der Atmosphäre in einer Höhe von etwa 80 bis über 640 Kilometern.

In diesen Höhen ist die Luft äußerst dünn und hat eine sehr geringe Dichte. Werden atmosphärische Teilchen durch die ultraviolette Strahlung der Sonne oder andere Strahlung ionisiert (siehe Ionisation), so behalten sie diesen Zustand gewöhnlich bei, da die Ionen nicht untereinander reagieren können und sich daher auch nicht neutralisieren.

Für die Ausbreitung von Funksignalen ist die Ionosphäre sehr wichtig. Von einem Sender in die Ionosphäre abgestrahlte Wellen werden von den ionisierten Gasen teilweise absorbiert oder gebrochen oder aber zur Erdoberfläche reflektiert. Dieser Effekt ermöglicht den Empfang von Funksignalen über weit größere Entfernungen hinweg, als es bei Wellen, die sich entlang der Erdoberfläche ausbreiten, möglich wäre.

Die reflektierten Wellen erreichen die Erde jedoch nur in bestimmten, vom Reflexionswinkel und von der Höhe abhängigen Entfernungen vom Sender. Es kann vorkommen, dass ein Funksignal in 100 Kilometer Entfernung vom Sender nicht zu empfangen ist, während man es in 500 Kilometer Entfernung deutlich vernehmen kann. Dieses Phänomen nennt man Reflexionssprung oder Skip. In anderen Gegenden kann es zu einer Überlagerung der Erdsignale und der aus der Ionosphäre reflektierten Signale kommen, da beide denselben Empfänger erreichen; dann tritt das Schwund oder Fading genannte Phänomen auf.

Die Stärke der Reflexion nimmt mit der Höhe der Frequenz ab, und bei sehr hohen Frequenzen ist der Effekt in geringem Ausmaß zu beobachten. Aus diesem Grund ist die Fernübertragung von hochfrequenten Funkwellen auf die Blickrichtung beschränkt. Da das Fernsehen und der Rundfunk im Frequenzmodulationsbereich (FM) Hochfrequenzwellen benutzen, erfolgt die Fernübertragung lediglich über eine direkte Linie, z. B. über die Linie zwischen der Erde und einem Kommunikationssatellit. Der Satellit leitet dann das Signal zu einem entfernten Punkt auf der Erde weiter.

Die Ionosphäre wird in Schichten gegliedert: eine untere Schicht, die D-Schicht in einer Höhe von 80 bis 100 Kilometern über der Erdoberfläche, die E-Schicht von etwa 100 bis 150 Kilometer Höhe, die F-Schicht wird weiter unterteilt in eine Schicht F₁ ab einer Höhe von etwa 150 Kilometern und in eine Schicht F₂ ab einer Höhe von etwa 250 Kilometern, darüber wird gelegentlich noch eine D-Schicht beobachtet. Die Stärke und Ionisation dieser Schichten unterliegt tages- und jahreszeitlichen Schwankungen.