Ionosfera ditakrifkan sebagai lapisan teratas atmosfera Bumi yang terion (ionized) oleh sinar kosmos (cosmic ray) dan sinar suria (solar ray). Ia meliputi ketebalan 75 hingga 1000 km di atas permukaan Bumi. Jejari Bumi adalah 6370 km, maka ionosfera jauh lebih nipis berbanding Bumi. Disebabkan oleh tenaga tinggi daripada Matahari dan sinar kosmos, satu atau lebih elektron yang terkandung di dalam atom-atom di lapisan ini dilucutkan (proses pengionan) dan menghasilkan ion bercas positif. Elektron yang terion bertindak sebagai zarah bebas (free particles). Kejadian pengiononan ini berlaku kerana suhu korona (corona), iaitu lapisan atmosfera teratas Matahari, yang sangat panas. Lapisan ini memancarkan arus plasma yang tekal, sinar ultralembayung (ultraviolet) dan sinar-X. Hanya separuh ionosfera Bumi yang terion oleh Matahari pada satu-satu masa.
Ilustrasi lapisan ionosfera. Sumber: https://www.researchgate.net/
Semasa ketiadaan Matahari pada waktu malam, sinar kosmos (berasal daripada putaran bintang neutron, supernova, galaksi radio, kuasar dan lohong hitam) masih mengionkan ionosfera walaupun tidak sekuat Matahari. Walau bagaimanapun, saki-baki ion yang terhasil pada waktu siang masih wujud pada awal waktu malam. Gabungan ion yang terhasil disebabkan pengionan sinar kosmos dan saki-baki ion yang terhasil pada waktu siang merupakan sebab kebanyakan kesan ionosfera lebih mudah diperhatikan pada awal waktu malam.
Ionosfera memberikan dampak yang sangat besar kepada umat manusia kerana ia mempengaruhi perambatan gelombang radio merentasi jarak yang jauh di atmosfera Bumi serta antara satelit dan Bumi. Disebabkan kemampuan atmosfera terion untuk membiaskan radio gelombang pendek (shortwave radio), ionosfera boleh memantulkan gelombang radio yang terarah ke langit kembali ke Bumi menjangkaui ufuk (horizon). Teknik ini yang dipanggil perambatan langkau (skip propagation) atau gelombang langit (skywave) telah digunakan semenjak tahun 1920 untuk komunikasi antara negara dan benua. Gelombang radio yang kembali ke permukaan Bumi mampu dipantul semula ke langit yang membolehkan jalur yang lebih besar dapat dicapai dengan beberapa loncatan (jumps).
Ilustrasi perambatan radio gelombang pendek di ionosfera. Sumber: https://www.sws.bom.gov.au
Kaedah komunikasi ini sentiasa berubah-ubah dan tidak mapan kerana ia bergantung kepada beberapa faktor: waktu siang-malam, musim, cuaca dan 11 tahun kitaran suria . Pada awal abad ke-20, ia digunakan secara meluas untuk perhubungan telefon merentas lautan (transoceanic telephone), telegraf, komunikasi perniagaan dan diplomatik. Disebabkan ketidakmapannya berbanding sistem lain, komunikasi gelombang radio pendek tidak lagi digunapakai oleh kebanyakan industri telekomunikasi. Walau bagaimanapun, ia masih penting bagi komunikasi berlatitud tinggi kerana perhubungan satelit radio pada rantau ini adalah mustahil. Selain itu, masih ada stesen penyiaran dan perkhidmatan automatik yang menggunakan frekuensi radio gelombang pendek, termasuklah penggemar radio amatur untuk kegunaan persendirian.
Rujukan
- https://www.sws.bom.gov.au/Educational
- https://www.swpc.noaa.gov/phenomena/ionosphere
- http://solar-center.stanford.edu/SID/activities/ionosphere.html
MENGENAI PENGARANG
Beliau merupakan graduan sarjana sains angkasa UKM, pengkhususan dalam bidang frekuensi radio. Beliau memiliki latar belakang akademik dalam bidang kejuruteraan elektronik dan sains fizik. Beliau kini sedang bekerja dalam bidang sistem automasi bangunan sebagai Jurutera Sistem.