Н.Данилкин, Н.Котонаева специально 
для «Новостей космонавтики»

На этом рисунке приведена иллюстрация к настоящему рассказу, а именно показана классическая ионограмма, полученная на станции «Мир». По вертикальной оси здесь отложена т.н. «действующая» глубина отражения радиоволн (в км), а по горизонтальной оси (после некоторых пересчетов) – просто электронная концентрация. По действующей глубине после трудоемких расчетов может быть получена истинная глубина отражения радиоволн различных частот, или, проще говоря, профиль электронной плотности в зависимости от высоты. Из рисунка хорошо видно, что этот профиль плавно нарастает от плотности плазмы около станции до максимальной плотности плазмы в данной области земной атмосферы.

   Одним из пионерских экспериментов, проводимых на станции «Мир», является радиозондирование ионосферы в диапазоне частот, соответствующих плазменным концентрациям в окружающей станцию «Мир» околоземной плазме.
   Принято считать (об этом упоминается и в учебниках физики), что открытие ионосферы произошло в 1926 г. после классических экспериментов американских исследователей Брайта и Тьюва, фактически создавших первый ионозонд. Их статья называлась «Доказательство существования ионосферы». Слово «доказательство» звучит несколько странно для первой публикации, но оно совершенно точно отразило события почти вековой давности. Дело в том, что первый контакт человека с ионосферой произошел еще в 1902 г., когда Маркони впервые передал с помощью радиоволн букву «S» через Атлантический океан. Почти сразу же после этого американский физик Коннели и английский математик Хевисайд высказали гипотезу о существовании отражающего радиоволны слоя на высотах около 300 км и дали соответствующую теорию. Однако ряд крупнейших ученых того времени (Зоммерфельд, Ценнек и др.) выступили против этих объяснений, отрицая существование отражения радиоволн от гипотетического слоя «в небе», как «вздорную и нелепую теорию». И это неприятие ионосферы продолжалось более 20 лет.
   Ионосфера очень интенсивно эксплуатируется человеком на всем протяжении его знания о ней.    Но для полноценного ее использования необходимо точно знать ее параметры, которые претерпевают значительные изменения во времени и пространстве. Именно для этого на планете существует несколько сотен ионосферных станций (ионозондов), которые непрерывно ведут ионосферный мониторинг.
   На борт ИСЗ первый ионозонд попал уже в 1962 г., т.е. уже через 5 лет после начала космической эры, и это была революция в наших знаниях о внешней стороне земной ионосферы. С тех пор более десятка ионозондов на разных ИСЗ бороздили просторы ионосферы нашей планеты, фактически дав исчерпывающие сведения об ее устройстве и изменениях. Но все они находились на высотах 1000 км и выше. На станции «Мир», куда ионозонд был доставлен вместе с модулем «Природа» в апреле 1996 г., он впервые работал с высоты 340–360 км, т.е. в наиболее плотной плазме земной ионосферы. Это помогло сделать новые принципиальные открытия, об одном из которых мы и хотели бы рассказать.
   Давно известно, что ионосфера неоднородна. Если следить за изменениями плотности ионосферной плазмы в пространстве и во времени, то можно отметить значительные ее изменения. На высотах 1000 км и выше отмечены образования, которые названы «пузырями». Это области, в которых плотность плазмы несколько ниже окружающего фона. На «Мире» весной 1999 г., во время работы на орбите экипажа ЭО-27, были зарегистрированы пузыри, в которых плотность плазмы более чем в десятки раз меньше окружающего фона и граница нарастания плотности чрезвычайно узка. При этом внутри пузыря находится практически электронный вакуум, т.е. создается впечатление, что в ионосфере плавают электронно-вакуумные пузыри с прочной стенкой, отделяющей их от остальной земной плазмы. При этом электронная плотность внутри пузыря приблизительно одинакова и всюду очень мала.
   Уникальность экспериментов с очень резкими плазменными границами в естественной среде связана, помимо общефизической значимости, с попытками создания человеком искусственных плазменных стенок, восходящими к проблеме термояда и близким к этому вопросам.
   В заключение отметим, что рассматриваемое явление имеет очень важное прикладное значение. Дело в том, что многие радиотехнические комплексы, нацеленные на использование векторных свойств радиоволн, распространяющихся в ионосфере, почти полностью дезориентируются теми условиями, которые создают пузыри для распространения радиоволн.