图10.2电波的反射直射波TR 的行程与反射波TPR 的行程差为Δr=r2-r1假设d h1，h2则所以设地面反射波的反射系数为ρ。图10.3电波传播的刃形阻挡图10.4路径余隙造成的阻挡效应如图10.5所示，满足的所有点Q 的集合叫第n 菲涅尔区。图10.5电波传播的菲涅尔区第n菲涅尔区边界上的某个点P 到T、R 连线的距离Fn叫第n 菲涅尔区半径。......
2023-06-26
电离层：地球的防护服，影响电波传播
【摘要】：整个地球大气层60千米以上的部分都处于部分电离或完全电离的状态，这其中，相对的完全电离的大气区域称磁层，而部分电离的大气区域就是电离层。电离层主要是由太阳辐射中的紫外线和 X射线所致形成的。这些自然因素和人为因素激发的电离层扰动，都是外空环境监测的主要对象。由于电离层磁暴对电波传播有严重的影响，不少国家都建有电离层骚扰预报业务。
众所周知，存在于地球大气层中的臭氧层是地球的 “防护服”，但是大家可能不知道，在大气层中还存在着一种电离层，它也对地球起到了非常重要的防护作用，不失为地球的一道天然保护伞。下面就让我们来了解一下电离层的具体情况。
整个地球大气层60千米以上的部分都处于部分电离或完全电离的状态，这其中，相对的完全电离的大气区域称磁层，而部分电离的大气区域就是电离层。还有另一种划分法，部分学者认为，整个电离的大气称为电离层，也就是说他们把磁层看作电离层的一部分。
电离层主要是由太阳辐射中的紫外线和 X射线所致形成的。太阳辐射使部分电离变为自由电子和正离子，它们在大气中穿透越深，产生电离的能力（强度）越趋减弱，而大气密度却逐渐增加，于是，就会在某一高度上出现电离的极大值。
地球电离层1
地球电离层2
19世纪，人们开始了对于电离层的研究。高斯和开尔文等科学家为了解释地磁场的变化，提出高空存在导电层的设想，但这并没有什么根据，直到1924年，阿普尔顿等通过对无线电波回波的接收，才第一次证实了电离层的存在，使得前人的设想变为了事实。一年后，布雷特和图夫发明了地面探测电离层的基本设备，即电离层垂直探测仪，这为后来的实验积累了大量的实测资料，对电离层的研究起了重要作用。1926年，沃森·瓦特才首先提出“电离层” 这一概念，当时人们只知道有“电离层”的存在，但是这个存在的名称谁都没有起过，“电离层”这个名称一经出现，便被人们普遍接受。1931年，在查普曼提出电离层形成理论，极大地推动了电离层的研究，使其有了突破性的进展。
加拿大卫星Alouette i
卫星导航系统应用示意图
太阳耀斑1
太阳耀斑2(www.chuimin.cn)
随着时间的推移，人们始终在对电离层进行着不懈的研究：1962年Alouette i卫星， 1965年Alouette ii卫星、1969年ISIS i号和1971年ISIS ii号卫星，这些全部都是用来更深入地研究电离层而特别发射的。
随着对电离层的研究人们发现电离源的突变，非平衡态动力学过程，不稳定的磁流动力过程等因素会使电离偏离其常规形态，从而使电离层结构发生急剧的变化，这就是所谓的电离层扰动。
一般由太阳耀斑引起的扰动，来势凶猛，但持续时间不长，耀斑区发出的X射线和强烈远紫外辐射，大约8分钟后到达地球，使地球向阳面电离层特别是 D层中的电子密度突然增大，这种现象称为电离层突然骚扰。当发生这种骚扰时，从甚低频到甚高频的电波传播状态均有急剧变化。
而常与磁暴相伴的强烈电离层扰动，持续时间为几小时甚至接近十天。这种扰动在太阳活动峰年过后的两三年内出现得最为频繁，它使极区电离层发生极复杂的电磁场扰动、磁流动力扰动和热力学扰动，并能波及全球电离层。
此外，地震、台风、雷暴和火山喷发可激发中尺度大气重力波扰动；大功率短波雷达加热等人工手段和空间飞行的释放物，会引起电离层扰动；地面核试验激发的重力波可影响几千千米外的电离层；高空核试验的各种电离辐射，更能显著地破坏电离层。这些自然因素和人为因素激发的电离层扰动，都是外空环境监测的主要对象。
1901年，意大利科学家马可尼，成功跨过大西洋接收到了从英格兰发出的无线电讯号，这个事实向人们证明了无线电再也不是仅限于实验室的新奇东西，而是一种实用的通讯媒介，使得短波作为全球性的国际通讯媒介成为了可能，借此短波通信快速地发展起来。
随着人们对电离层的不断认识和理解，与人类活动密切相关的广播、无线电通讯、无线电导航、雷达定位等逐渐发展起来。由于电离层磁暴对电波传播有严重的影响，不少国家都建有电离层骚扰预报业务。
电离层异常
2008年5月5～15日期间，汶川以东至日本冲绳、南至海南南部地区的电离层出现明显扰动，电离层TEC出现了明显增加，而平时，这样的增加很少能看到。5月9日的扰动，则是“往水中扔了一块石头”，后来发生大地震的所在地附近出现了大范围的电离层参数异常增加。
有关身边的物理的文章
- 详细阅读
-
电波传播衰落的对策技术详细阅读
微波传播中的衰落现象给中继传输带来了不利影响，所以人们在研究电波传播统计规律的基础上提出了各种对付电波衰落的技术措施，即抗衰落技术。对于平坦衰落往往靠收信机中频放大器的AGC电路和采用备用波道调换的办法；而对于频率选择性衰落就要用分集技术和自适应均衡技术。通常使用空间分集接收方式，即在接收端安装几副高度不同的天线，利用电磁波到达各接收天线的不同行程来减少或消除衰落的影响。......
2023-06-27
-
无线电波传播概述详细阅读
无线电波的传播具有覆盖的特性，可以很容易形成面的覆盖；利用方向性天线，无线电波又可以具有定向传播的特性，因此无线电波也可以作为点对点通信的传输媒介。此外，无线电波的传播环境是开放的，各种电波均有可能同时传播，因此无线通信又具有易受干扰的特性，通信的可靠与安全成为无线通信中的重要问题。......
2023-06-26
-
FEKO仿真原理与工程应用：电波传播模型及应详细阅读
电波传播是所有无线电收发系统之间信息传输的基础，是电子系统的重要组成部分，而电波传播模型的研究也是电子系统工程的重要基础之一。地球表面及大气层是影响无线电传播的两个主要因素。图1-11 无线电波的传播途径电波传播模型是指无线电波在空间传播过程中物理特征所形成的模式，指特定远场区域中的电波传播模型，具体见表1-5，利用这些传播模型可以更好地理解电波的空间传播特性，并定量计算其传播参数和预测场强值。......
2023-10-31
-
地球臭氧层空洞：成因与影响的研究详细阅读
大量二氧化碳的排放导致全球变暖臭氧层空洞是大气平流层中臭氧浓度大量减少的空域。1985年英国南极考察队在南纬60°地区观测发现臭氧层空洞，引起世界各国极大关注。另外还有太阳活动说等说法，认为南极臭氧层空洞是一种自然现象。关于臭氧层空洞的成因，尚有待进一步研究。因此，臭氧层空洞面积有可能进一步扩大。南极臭氧洞的发现使人们深感不安，它表明包围在地球外的臭氧层已经处于危机之中。......
2023-10-28
-
地球自转周期变化及影响详细阅读
地球自转的周期性变化主要包括周年周期的变化，月周期、半月周期变化以及近周日和半周日周期的变化。地球自转具有周日和半周日变化是在最近的十年中才被发现并得到证实的，振幅只有约0.1毫秒，主要是由月亮的周日、半周日潮汐作用引起的。地球自转产生了地球上的昼夜变化，地球公转及黄赤交角的存在造成了四季的交替。......
2023-12-07
-
人类消费欲望对地球的毁灭性影响详细阅读
有些年轻人不断购买时髦商品，通过不断消费获得一种存在感。总想通过消费占有更多是一种病态的欲望，现代社会的商业精英们每天都在琢磨如何刺激这种欲望。只是人类过度消费的贪婪欲望可能会毁灭地球，而在此之前，它可能会吞噬你的青春，吞噬你的一切。从这个角度来说，做一个极简消费主义者，你可以活得更自由，而且这也相当于你正在用一种蝴蝶效应的方式拯救地球。......
2024-02-01
-
土木工程概论-地球对人类的影响详细阅读
第五章地球地球和人生在世界的一个僻隅，我居住在一个能遮风蔽雨的小茅屋里，靠种植几亩田地糊口。不过，两千多年前的希腊哲学家通过大量的事实证明了地球是一个球体。人类对地球的影响地球表面的总面积大约是5亿平方公里，现在的人口是15亿。半岛代表陆地侵入海水的行动，而海湾、礁石、内海代表海水入侵陆地的战果。......
2024-10-26
相关推荐