L'atmosphère est ionisée sur toute la surface du globe à partir d'une altitude d'environ 60 km, au-dessous de laquelle l'ionisation est négligeable ; cette région de l'atmosphère est appelée ionosphère. Vers les altitudes supérieures, l'ionisation s'étend jusqu'à la magnétopause, limite de la zone d'influence du champ magnétique terrestre. Cependant, il est admis que le terme ionosphère recouvre uniquement la zone inférieure, limitée à une altitude d'environ 1 000 km, zone où la densité des particules ionisées est la plus élevée. Au-delà, le milieu est essentiellement contrôlé par le champ magnétique et on lui réserve le nom de « magnétosphère ».
L'origine des électrons et des ions libres constituant l'ionosphère réside principalement dans l'interaction entre le flux de rayonnement photonique solaire et les molécules de l'atmosphère neutre : un photon d'énergie supérieure au seuil d'ionisation de la molécule peut arracher un électron à cette molécule, créant ainsi un ion positif. De l'équilibre entre ce processus de création et les processus de perte et de transport résulte la formation de couches ionisées, bien connues maintenant dans leurs grandes lignes, mais à propos desquelles subsistent encore de nombreux points à élucider.
L'existence d'une ionosphère n'est pas spécifique à la Terre. Toute planète et tout satellite du système solaire possédant une atmosphère possèdent aussi une ionosphère. Même Mercure, dont l'atmosphère est très ténue, en est pourvu.
1. Théories de la formation de l'ionosphère
Si Balfour Stewart, dès 1882, prévoyait l'existence d'une couche conductrice dans la haute atmosphère pour expliquer la variation diurne du champ magnétique terrestre observée au sol, il fallut attendre encore vingt ans pour que Arthur Kennelly et Oliver Heaviside reprennent cette idée en vue d'interpréter la première liaison hertzienne entre l'Europe et l'Amérique effectuée par Guglielmo Marconi : cette couche conductrice joue le rôle de réflecteur pour les ondes radioélectriques et permet la transmission sur de grandes distan […]
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