**Edward Victor Appleton**
Položaj ionosfere u atmosferi
Slojevi ionosfere
**Edward Victor Appleton** (Bradford, Ujedinjeno kraljevstvo, 6. rujna 1892. – Edinburgh, 21. travnja 1965.) je bio engleski fizičar, koji je bio najpoznatiji po tome što je dokazao postojanje ionosfere. Dobitnik je Nobelove nagrade za fiziku 1947.

Biografija
----------

Edward Appleton se školovao u Cambridgeu. Sudjelovao je na ratištu za vrijeme Prvog svjetskog rata. Nakon rata radi kao profesor na Univerzitetu Cambridge. Za vrijeme Drugog svjetskog rata sudjelovao je u razvoju radara.

### Naučni rad

Pri kraju 19. stoljeća radijske su se veze održavale na dugim valovima, koje su proizvodili odašiljaći s iskrištem. Znajući da se radi o elektromagnetskim valovima, stručnjaci su smatrali da se ovi šire isključivo pravocrtno. Domet radijskih veza u ono vrijeme bio je 40-ak kilometara, što se uglavnom podudaralo s tim teoretskim predviđanjima. Guglielmo Marconi je 1901. uspio preko Atlantika, iz Engleske u Ameriku, bežično prenijeti telegrafski znak slova "S" na udaljenosti od 3 400 km, iako nije mogao objasniti kako su radio valovi svladali zaobljenost Zemlje. Postalo je jasno da za to treba potražiti i teoretsko tumačenje. Ponudio ga je već 1902. američki elektroinženjer Arthur Kennely, koji je pretpostavio da se u Zemljinoj atmosferi na visini od oko 100 km nalazi sloj ioniziranih plinova, koji poput zrcala odbija radio valove nazad prema površini Zemlje. Taj je ionizirani dio Zemljine atmosfere nazvan ionosferom.

Neovisno od Kennellyja, svega dva mjeseca poslije, jednako je teoretsko tumačenje objavio je i engleski fizičar i matematičar Oliver Heaviside. Po njima je taj atmosferski sloj i nazvan **Kennelly-Heavisideovim slojem**. Danas taj sloj nazivamo ionosferskim E-slojem.

U tumačenju rasprostiranja (propagacije) radio valova najviše je ipak doprinijeo Edward Appleton, dobitnik Nobelove nagrade za fiziku 1947. On je 1924. počeo usmjerenim antenama sustavno mjeriti jakost pristiglih radio valova iz raznih smjerova ionosfere, te je tako dokazao točnost Kennellyjeve i Heavisideove teorije. Za to mu je poslužila BBC-ova radijska postaja Bournemouth, a mjerenja je izvodio u Cambridgeu i Oxfordu, pa čak i u Norveškoj. Ubrzo je ustanovio da je, osim Kennelly-Heavisideova sloja, koji je na visini od oko 100 km, iznad njega na visini od oko 250 km postoji još jedan sloj koji odbija kratke valove nazad prema Zemljinoj površini. To je tzv. **Appletonov sloj**, koji danas nazivamo ionosferskim F-slojem. Appleton se služio zapravo radarskim postupcima (iako radar tada još nije postojao), šaljući radio valove u impulsima i ritmički mijenjajući njihovu frekvenciju. Odbijene signale je u slijedećim godinama promatrao i na osciloskopu. Tako je usput ubrzao konstrukciju radara u Drugom svjetskom ratu. 

### Ionosfera

Appleton je ubrzo ustanovio da je ionosfera složen i promjenjiv sustav, i da je njezino ponašanje vrlo teško svesti na neka jednostavna pravila. Kada je 29. lipnja 1927. bila potpuna pomrčina Sunca, primijetio je da je F-sloj naglo oslabio. Mogao je zaključiti da Sunčeva zračenja ioniziraju sloj i da odbijanje radio valova uzrokuju slobodni elektroni. Proučavajući polarnu svjetlost dokazao je da Zemljino magnetsko polje također utječe na odbijajuća svojstva ionosfere. Prvi je objasnio pojavu koja je nazvana **fedingom** (engl. *fading*, slabljenje, izbljeđivanje), pojavu da kratkovalni signal na mjestu prijama stalno mijenja svoju jakost. Radi se o tome da on stiže dvama putovima, pa se signali povremeno zbrajaju, a povremeno međusobno oslabljuju. Appleton je inaće bio nećak Charlesa Wheatstonea, konstruktora mjernoga mosta za mjerenje otpora, nazvanoga Wheatstoneovim mostom.

Zahvaljujući uglavnom Appletonu, danas imamo prilično jasnu sliku ionosfere i njena ponašanja. Ionosfera se sastoji od nekoliko ioniziranih, tj. električno nabijenih slojeva u gornjim dijelovima Zemljine atmosfere. Donja joj je granica na visini od 50 km, a gornja i do 500 km, gdje se već miješa s magnetosferom i Van Allenovim pojasevima zračenja, vrlo jakoga ionizirajućeg zračenja. Stupanj ionizacije i visina ioniziranih slojeva mijenjaju se ovisno o dobu dana ili noći, te o godišnjim dobima. Na njih utječu ultraljubičasta i druga zračenja sa Sunca, kao i broj Sunčevih pjega. Što je veći broj pjega, to su i uvjeti širenja radiovalova povoljniji. Maksimum pjega redovno se javlja svakih 11 godina, iako se danas još ne zna zašto. To je tzv. jedanaestgodišnji Sunčev ciklus.

#### D sloj

D sloj je najniži, nalazi se na visini između 50 km i 90 km. Nastaje odmah po izlasku Sunca i nestaje po njegovu zalasku. Po danu upija frekvencije niže od 7 MHz, pa tako srednjovalne postaje po danu primamo isključivo posredstvom površinskih valova. Zato po danu amatersko 160-metarsko i 80-metarsko područje možemo rabiti samo za bliske veze. Po noći D sloj nestaje, pa se srednji valovi mogu odbijati od E sloja koji je na visini od oko 100 km.

#### E sloj

E sloj se nalazi odmah iznad D sloja, na visini 90 km do 150 km. Može odbijati frekvencije samo niže od 5 MHz. Zato navečer čujemo mnoge srednjovalne postaje, koje po danu nismo mogli čuti. Poslije zalaza Sunca E sloj se polako gubi, a pred jutro potpuno nestaje. Povremeno se u E sloju javljaju jaki i kratkotrajni oblaci elektrona koji omogućuju iznenadne daleke veze na metarskim valovima, koje se dugo nisu mogle objasniti. Takav iznenadni podsloj naziva se **sporadičnim E slojem** ili **Es slojem** (prema engl. *sporadic*, povremen) i najčešće se javlja ljeti, ujutro ili navečer.

#### F slojevi

F slojevi se nalaze iznad E sloja, na visinama iznad 200 km. To su dva sloja: F1 sloj na visini iznad oko 200 km, i F2 sloj na visini iznad oko 300 km. F1 sloj je najaktivniji po danu. Oba sloja omogućuju kratkovalne veze na velikim udaljenostima, praktično oko cijele Zemaljske kugle. Viši, F2 sloj, djeluje snažnije od F1 sloja i najvažniji je sloj za radioamatere. On može odbijati frekvencije i do 50 MHz za vrijeme maksimuma Sunčevih pjega. Po noći se ta dva sloja ujedinjuju u jedinstveni F sloj, koji je najzaslužniji za radioamaterske DX-veze, na udaljenostima većim od 3 000 km. U pravilu, ionosfera ne odbija ultrakratke valove frekvencija viših od 30 MHz, i oni odlaze u svemir. Zato se veze sa svemirskim letjelicama održavaju na vrlo visokim frekvencijama.

Izvori
------

1. ↑   Arhivirano 2012-01-01 na Wayback Machine-u "Povijest fizike", Ivan Supek, 2011.
2. ↑   Arhivirano 2016-03-05 na Wayback Machine-u "Elektronika za mlade – 17. nastavak, 7. Rasprostiranje radiovalova", mr. sc. Božidar Pasarić, 9A2HL, 2011.

| * p
* r
* u
Dobitnici Nobelove nagrade za fiziku  |
| --- |
| 1901. – 1925. | 

1901. Wilhelm Conrad Röntgen  **•** 
1902. Hendrik Antoon Lorentz / Pieter Zeeman  **•** 
1903. Antoine Henri Becquerel / Pierre Curie / Marie Curie  **•** 
1904. Lord Rayleigh  **•** 
1905. Philipp Lenard  **•** 
1906. Joseph John Thomson  **•** 
1907. Albert A. Michelson  **•** 
1908. Gabriel Lippmann  **•** 
1909. Guglielmo Marconi / Karl Ferdinand Braun  **•** 
1910. Johannes Diderik van der Waals  **•** 
1911. Wilhelm Wien  **•** 
1912. Nils Gustaf Dalén  **•** 
1913. Heike Kamerlingh Onnes  **•** 
1914. Max von Laue  **•** 
1915. William Henry Bragg / William Lawrence Bragg  **•** 
1917. Charles Glover Barkla  **•** 
1918. Max Planck  **•** 
1919. Johannes Stark  **•** 
1920. Charles Édouard Guillaume  **•** 
1921. Albert Einstein  **•** 
1922. Niels Bohr  **•** 
1923. Robert Andrews Millikan  **•** 
1924. Manne Siegbahn  **•** 
1925. James Franck / Gustav Hertz
 |
| 1926. – 1950. | 

1926. Jean Baptiste Perrin  **•** 
1927. Arthur Holly Compton / Charles Thomson Rees Wilson  **•** 
1928. Owen Willans Richardson  **•** 
1929. Louis de Broglie  **•** 
1930. Čandrasekara Venkata Raman  **•** 
1932. Werner Heisenberg  **•** 
1933. Erwin Schrödinger / Paul Dirac  **•** 
1935. James Chadwick  **•** 
1936. Victor Franz Hess / Carl David Anderson  **•** 
1937. Clinton Joseph Davisson / George Paget Thomson  **•** 
1938. Enrico Fermi  **•** 
1939. Ernest Orlando Lawrence  **•** 
1943. Otto Stern  **•** 
1944. Isidor Isaac Rabi  **•** 
1945. Wolfgang Pauli  **•** 
1946. Percy Williams Bridgman  **•** 
1947. Edward Victor Appleton  **•** 
1948. Patrick Blackett  **•** 
1949. Hideki Yukawa  **•** 
1950. Cecil Frank Powell
 |
| 1951. – 1975. | 

1951. John Douglas Cockcroft / Ernest Walton  **•** 
1952. Felix Bloch / Edward Mills Purcell  **•** 
1953. Frits Zernike  **•** 
1954. Max Born / Walther Bothe  **•** 
1955. Willis Lamb / Polykarp Kusch  **•** 
1956. William Shockley / John Bardeen / Walter Houser Brattain  **•** 
1957. Lǐ Zhèngdào / Yáng Zhènníng  **•** 
1958. Pavel Čerenkov / Ilja Frank / Igor Tam  **•** 
1959. Emilio Segrè / Owen Chamberlain  **•** 
1960. Donald A. Glaser  **•** 
1961. Robert Hofstadter / Rudolf Mössbauer  **•** 
1962. Lev Landau  **•** 
1963. Eugene Wigner / Maria Goeppert-Mayer / J. Hans D. Jensen  **•** 
1964. Charles H. Townes / Nikolaj Basov / Aleksandar Prohorov  **•** 
1965. Shin'ichirō Tomonaga / Julian Schwinger / Richard Feynman  **•** 
1966. Alfred Kastler  **•** 
1967. Hans Bethe  **•** 
1968. Luis Walter Alvarez  **•** 
1969. Murray Gell-Mann  **•** 
1970. Hannes Alfvén / Louis Néel  **•** 
1971. Dennis Gabor  **•** 
1972. John Bardeen / Leon Neil Cooper / John Robert Schrieffer  **•** 
1973. Reona Esaki / Ivar Giaever / Brian Josephsonson  **•** 
1974. Martin Ryle / Antony Hewish  **•** 
1975. Aage Niels Bohr / Ben Roy Mottelson / James Rainwater
 |
| 1976. – 2000. | 

1976. Burton Richter / Samuel C. C. Ting  **•** 
1977. Philip Warren Anderson / Nevill Francis Mott / John Hasbrouck van Vleck  **•** 
1978. Pjotr Kapica / Arno Allan Penzias / Robert Woodrow Wilson  **•** 
1979. Sheldon Lee Glashow / Abdus Salam / Steven Weinberg  **•** 
1980. James Cronin / Val Logsdon Fitch  **•** 
1981. Nicolaas Bloembergen / Arthur Leonard Schawlow / Kai Siegbahn  **•** 
1982. Kenneth G. Wilson  **•** 
1983. Subramanijan Čandrasekar / William Alfred Fowler  **•** 
1984. Carlo Rubbia / Simon van der Meer  **•** 
1985. Klaus von Klitzing  **•** 
1986. Ernst Ruska / Gerd Binnig / Heinrich Rohrer  **•** 
1987. Georg Bednorz / Karl Alexander Müller  **•** 
1988. Leon M. Lederman / Melvin Schwartz / Jack Steinberger  **•** 
1989. Norman Foster Ramsey Jr. / Hans Georg Dehmelt / Wolfgang Paul  **•** 
1990. Jerome Isaac Friedman / Henry Way Kendall / Richard E. Taylor  **•** 
1991. Pierre-Gilles de Gennes  **•** 
1992. Georges Charpak  **•** 
1993. Russell Alan Hulse / Joseph Hooton Taylor Jr.  **•** 
1994. Bertram Brockhouse / Clifford Shull  **•** 
1995. Martin Lewis Perl / Frederick Reines  **•** 
1996. David Morris Lee / Douglas Osheroff / Robert Coleman Richardson  **•** 
1997. Steven Chu / Claude Cohen-Tannoudji / William Daniel Phillips  **•** 
1998. Robert B. Laughlin / Horst Ludwig Störmer / Daniel C. Tsui  **•** 
1999. Gerardus 't Hooft / Martinus J. G. Veltman  **•** 
2000. Žores Alfjorov / Herbert Kroemer / Jack Kilby
 |
| 2001. – 2023. | 

2001. Eric Allin Cornell / Wolfgang Ketterle / Carl Wieman  **•** 
2002. Raymond Davis Jr. / Masatoshi Koshiba / Riccardo Giacconi  **•** 
2003. Aleksej Abrikosov / Vitalij Ginzburg / Anthony James Leggett  **•** 
2004. David Gross / Hugh David Politzer / Frank Wilczek  **•** 
2005. Theodor W. Hänsch / John L. Hall / Roy J. Glauber  **•** 
2006. John C. Mather / George Smoot  **•** 
2007. Albert Fert / Peter Grünberg  **•** 
2008. Yōichirō Nambu / Makoto Kobayashi / Toshihide Masukawa  **•** 
2009. Charles K. Kao / Willard Boyle / George E. Smith  **•** 
2010. Andre Geim / Konstantin Novoselov  **•** 
2011. Saul Perlmutter / Adam Riess / Brian Schmidt  **•** 
2012. David J. Wineland / Serge Haroche  **•** 
2013. François Englert / Peter Higgs  **•** 
2014. Isamu Akasaki / Hiroshi Amano / Shūji Nakamura  **•** 
2015. Takaaki Kajita / Arthur B. McDonald  **•** 
2016. David J. Thouless / Duncan Haldane / John M. Kosterlitz  **•** 
2017. Rainer Weiss / Kip Thorne / Barry Barish  **•** 
2018. Arthur Ashkin / Gérard Mourou / Donna Strickland  **•** 
2019. Jim Peebles / Michel Mayor / Didier Queloz  **•** 
2020. Roger Penrose / Reinhard Genzel / Andrea Ghez  **•** 
2021. Giorgio Parisi / Klaus Hasselmann / Shukurō Manabe  **•** 
2022. Alain Aspect / John Clauser / Anton Zeilinger
 |