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电离层如何分层

归档日期:09-06       文本归类:非电离层      文章编辑:爱尚语录

  D层是电离层最低的一层,离地球表面50至90千米。这里主要是波长为121.5纳米的赖曼-α氢光谱线的光电离一氧化氮。在太阳活动非常强烈时(超过50个黑子),硬X射线还可以电离空气中的氮气和氧气的分子。夜间宇宙射线造成一个剩余电离。这个层里离子对自由电子的捕获率比较高,因此电离效应比较低,因此它对高频无线电波没有影响。日间这里自由电子与其它粒子的碰撞率约为每秒1000万次。10MHz以下的电波会被D层吸收,随着电波频率的增高这个吸收率下降。夜间这个吸收率最低,中午最高。日落后这个层减弱非常大。D层最明显的效应是白天远处的中波电台收不到。

  E层是中层,在地面上90至120千米。这里的电离主要是软X射线和远紫外线对氧气分子的电离。这个层只能反射频率低于10MHz的电波,对频率高于10MHz的电波它有吸收的作用。E层的垂直结构主要由电离和捕获作用所决定。夜间E层开始消失,因为造成电离的辐射消失了,由于捕获在低处比较强,因此其高度开始上升。高空周日变化的风对E层也有一定影响。随着夜间E层的升高,电波可以被反射到更加远的地方。

  ES层也被称为偶现E层。它是小的、强烈电离的云,它可以反射频率在25至225MHz之间的电波。偶现E层可以持续数分钟到数小时不等,其形成原因可能有多种,而且还在研究中。夏季偶现E层出现得比较多,持续时间一般也比冬季长。电波的反射距离一般为1000千米左右。

  F层离地面120至400千米。在这里太阳辐射中的强紫外线纳米)电离单原子氧。F层对于电波传播来说是最重要的层。夜间F层合并为一个层,白天分为F1和F2两个层。大多数无线电波天波传送是F层形成的。在白天F层是电离层反射率最高的层。

  展开全部主要有 3层:D层、E层和F(F1与F2)层。大约在 300公里处电子密度达到最大值,再往上电子密度缓慢下降,在约1000公里处同磁层衔接。在中纬度地区,太阳活动高年和低年、白天和夜间的典型电子密度与高度的关系如图1 太阳活动高年和低年的典型电子密度分布。

  D 层 电离层的底部,电离度较低(包括多种原子离子团)的大气所构成的一层,约位于60~90公里的区域。在这一范围内,层状结构不如E层和F层明显,所以有时称之为E层的“缘”。在D层中,由于中性大气成分密度很大,电子和中性粒子之间的碰撞频繁,并与分子结合形成负离子,因此D层离子密度大于电子密度,这是D层的一个特点。

  在D层区域,电离过程主要是太阳的氢赖曼□(L□)谱线对NO的光电离,发生的高度在80公里左右。其次是1027~1118埃的太阳辐射对O2的电离。最低处 60公里左右是银河宇宙线和太阳X射线产生的N□和O□。D层电子密度在103厘米-3以下。在夜间电子大量消失,以致可以认为D层不复存在。

  E层 约在90~140公里的区域,其位置比较稳定。E层电子密度介于103~105厘米-3之间。在中纬度地区,E层电子密度峰值的高度通常位于110~120公里,而在低纬地区约低10公里。火箭探测表明,从这一高度到F层之间的区域,电子密度不像早期认为的那样存在着一个深的“谷”区。日落后,E层电子密度峰值下降到夜间值,典型数据为5×103厘米-3。

  太阳紫外线埃)和软X射线埃)是E层光致电离的主要源,主要离子成分是O□和NO+。由于E层的形成同多种波长的辐射有关,故其垂直结构比较复杂。

  F层 在 E层之上一直到数百甚至上千公里统称为F层,是电离层的主要区域。白天F层分为F1层和F2层,F2层处于F1层之上,夜间F1层消失。F1层和F2层在化学结构(离子成分)、热结构和受地磁场控制等方面各具特点。

  ①F1层 高度一般在140~200公里之间。电子密度为104~105厘米-3。它与F2层经常无明显分界而表现为F2层底部的一个“缘”。同E层一样,F1层电子密度分布也比较接近查普曼层。

  F1层是被大气强烈吸收的那部分远紫外辐射所产生的。500~600埃的辐射在大约 160公里高度达到单位光学深度(见电离层的形成),因而200~910埃范围内的辐射可能都对F1层的电离有贡献。这些辐射产生离子O□、N□、O+、H□和N+。由于随后的一系列反应,最终产物以NO+和O□为主。随着高度上升,主要离子成分由分子逐渐过渡为原子离子。

  ②F2层 F层主要是指F2层。它有明显的电子密度峰值,峰值高度约在300公里,峰值密度可达106厘米-3。在这一峰值高度以上,电子密度随着高度的增加而缓慢减少。在1000公里处,电子密度约为105~104厘米-3; 而在2000~3000公里,电子密度约为103~102厘米-3。F2层电离源与F1层相同。主要离子成分为原子离子,有O+和 N+,其中 O+是主要的。负离子和双电荷正离子很少,正离子密度与电子密度相等。

  电离层是指从距地面大约60公里到2000公里处于电离状态的高空大气层。上疏下密的高空大气层,在太阳紫外线、太阳日冕的软X射线和太阳表面喷出的微粒流作用下,大气气体分子或原子中的电子分裂出来,形成离子和自由电子,这个过程叫电离。产生电离的大气层称为电离层。电离层分为D、E、F1、F2四层。D层高度60~90公里,白天可反射2~9MHz的频率。E层高度85~150公里,这一层对短波的反射作用较小。F层对短波的反射作用最大,分为F1和F2两层。F1层高度150~200公里,只在日间起作用,F2层高度大于200公里,是F层的主体,日间夜间都支持短波传播。

  展开全部可用电离层特性参量电子密度、离子密度、电子温度、离子温度等的空间分布来表征。但其研究主要是电子密度随高度的分布。电子密度(或称电子浓度)是指单位体积的自由电子数。电子密度随高度的变化与各高度上大气成分、大气密度以及太阳辐射通量等因素有关。

  电离层在垂直方向上呈分层结构,一般划分为D层 、 E 层和F层,F层又分为F1 层和F2层。最大电子密度约为10^6厘米^-3,大约位于300千米高度附近。除正规层次外,电离层区域还存在不均匀结构,如偶发E层(Es)和扩展F。偶发E层较常见,是出现于E层区域的不均匀结构。厚度从几百米至一二千米,水平延伸一般为0.1~10千米,高度大约在110千米处,最大电子密度可达10^6厘米^-3。扩展F是一种出现于F层的不均匀结构,在赤道地区,常沿地磁方向延伸,分布于250~1000千米或更高的电离层区域。

  电离层分层结构只是电离层状态的理想描述,实际上电离层总是随纬度、经度呈现复杂的空间变化,并且具有昼夜、季节、年、太阳黑子周等变化。由于电离层各层的化学结构、热结构不同,各层的形态变化也不尽相同。

  电离层电子浓度总含量(TEC)又称电离层电子浓度柱含量、积分含量等,是单位面积内电子浓度沿高度的积分。

  1个TEC单位的变化,对应的单频GPS定位误差为16cm。TEC随时间和空间的变化非常明显。在电离层暴期间, TEC会急剧变化,可对导航、定位、通讯等系统造成严重影响。

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