Околоземное пространство. 
Притяжение разных заряженных электронов и ионов в плазме

Развитие радиовещания в первой половине XX века привело к обнаружению земной ионосферы — слоя частично ионизованного газа в верхних слоях атмосферы, который отражает радиоволны. Ионосферу открыл Эдвард Эплтон (Edward Appleton) в 1924 г. Она простирается по высоте от 60 км до 400 км, заполнена слабоионизованной плазмой, плотность которой изменяется с высотой от 102−103 см?3 до 105−106 см?3. Температура ионосферной плазмы составляет всего 0,1 эВ. Благодаря отражению от ионосферы стала возможной передача радиосигнала за видимый горизонт. Ионосфера не только отражает и частично поглощает радиоволны, но и искажает форму радиосигнала, так как в магнитном поле Земли волны с разной поляризацией распространяются в ионосфере с разной скоростью. В результате появляются помехи в виде запаздывающего или опережающего эха. Следующей вехой в изучении околоземной плазмы стало открытие радиационных поясов Земли. На основе данных счётчика Гейгера, переданных первым американским космическим спутником Explorer, запущенным 31 января 1958 г., Джеймс Ван Аллен (James van Allen) обнаружил внутренний радиационный пояс. На втором советском искусственном спутнике Земли было установлено два газоразрядных счётчика. С 3 по 9 ноября 1957 г. были получены данные об интенсивности излучений над территорией СССР на высотах 225−700 км. Третий советский спутник, запущенный 15 мая 1958 г., обнаружил внешний радиационный пояс Земли. За открытие радиационных поясов Земли в 1960 г. руководителю программы геофизических измерений С. Н. Вернову была присуждена Ленинская премия, но мировая слава досталась Ван Аллену. Он первым понял, что счётчик Гейгера зафиксировал тормозное излучение электронов в магнитном поле Земли, хотя поначалу решил, что «космос радиоактивен». Сейчас установлено, что радиационные пояса состоят из заряженных частиц, захваченных магнитным полем Земли. Внутренний радиационный пояс на высоте примерно от 700 до 10 000 км преимущественно удерживает протоны с энергией до 100 МэВ и электроны с энергией до 100кэВ. Внешний радиационный пояс на высоте от 13 000 до 65 000 км состоит преимущественно из электронов с энергией в 0,1−10 МэВ. С поверхности Солнца непрерывно стекает поток плазмы, называемый солнечным ветром. На орбите Земли плотность частиц в солнечном ветре составляет 5см^?3, температура ионов 10эВ, температура электронов 50эВ, скорость солнечного ветра 300км/с. Земная магнитосфера защищает обитателей Земли от губительных воздействий солнечного ветра, деформируясь под его давлением. Время от времени на поверхности Солнца происходят вспышки. При каждой вспышке в космос выплёскивается кратковременный сгусток заряженных частиц. Попадая в атмосферу Земли вблизи магнитных полюсов, эти частицы вызывают полярные сияния и магнитные бури, приводящие к нарушению длинноволновой радиосвязи (рис. 1.4).

Полярное сияние на Аляске 18 января 2005 г.; свечение создаётся потоками солнечных частиц, сталкивающихся с газами в атмосфере Земли (фото Joshua Strang).