2022年9月6日 星期二

地球大氣層(Atmosphere of Earth)的電離層(Ionosphere)介紹(二)

地球大氣層(Atmosphere of Earth)的電離層(Ionosphere)介紹(二):

在無線電通訊中,電離層(Ionosphere)是扮演一個很重要的角色,電離層(Ionosphere)是地球大氣的一個電離區域。電離層從離地面約 50公里(50km)開始一直伸展到約 1000公里(1000km)高度的地球高層大氣空域,在電離層中陽光電離大氣分子與離子重新捕獲自由電子的過程平衡。一般來說高度越高,大氣越稀薄,則電離過程越占上風。不過電離層的特性還受到許多其它因素的影響。

地球大氣層(Atmosphere of Earth)- 電離層(Ionosphere)分層

電離層(Ionosphere)是地球大氣的一個電離區域。電離層從離地面約 50公里(50km)開始一直伸展到約 1000公里(1000km)高度的地球高層大氣空域,一般來說高度越高,大氣越稀薄,在 60千米(60km)以上的整個地球大氣層都處於部分電離或完全電離的狀態,電離層是部分電離的大氣區域,完全電離的大氣區域稱磁層。也有人把整個電離的大氣稱為電離層,這樣就把磁層看作電離層的一部分。電離層能使無線電波改變傳播速度,發生折射、反射和散射,產生極化面的鏇轉並受到不同程度的吸收。

電離過程的主力是太陽活動。電離層內電離度主要由獲得的太陽輻射所影響。因此電離層隨周日和季節(冬季陽光入射角度較低,因此受到的輻射比較少)而變化。太陽活動主要隨太陽黑子周期而變化。一般來說太陽表面黑子越多,太陽活動越強烈。除此以外隨地球表面緯度的不同當地受到的太陽輻射強度也不同。耀斑和太陽風中的帶電粒子可以與地球磁場相互作用,導致對電離層的擾亂。

地球大氣層(Atmosphere of Earth)分層資料

D層(D layer):
D層是電離層最低的一層,離地球表面 48至 90公里(48km ~ 90km)。這裡主要是波長為 121.5納米的來曼-α氫光譜線的光電離一氧化氮。在太陽活動非常強烈時(超過 50個黑子),硬X射線還可以電離空氣中的氮氣和氧氣的分子。夜間宇宙射線造成一個剩餘電離。這個層里離子對自由電子的捕獲率比較高,因此電離效應比較低,從而它對高頻無線電波沒有影響。日間這裡自由電子與其它粒子的碰撞率約為每秒 1000萬次。10MHz 以下的電波會被 D層吸收,隨着電波頻率的增高這個吸收率下降。夜間這個吸收率最低,中午最高。日落後這個層減弱非常大。D層最明顯的效應是白天遠處的中波電台收不到。

E層(E layer):
E層是中層,在地面上 90至150公里(90km ~ 150km)。這裡的電離主要是軟 X射線和遠紫外線對氧氣分子的電離。這個層只能反射頻率低於 10MHz 的電波,對頻率高於 10MHz 的電波它有吸收的作用。E層的垂直結構主要由電離和捕獲作用所決定。夜間E層開始消失,因為造成電離的輻射消失了,由於捕獲在低處比較強,因此其高度開始上升。高空周日變化的風對 E層也有一定影響。隨着夜間 E層的升高,電波可以被反射到更加遠的地方。

ES層(ES layer / Sporadic E-layer):
ES層也被稱為偶現E層。它是小的、強烈電離的雲,它可以反射頻率在 25-225MHz 之間的電波。偶現 E層可以持續數分鐘到數小時不等,其形成原因可能有多種,而且還在研究中。夏季偶現E層出現得比較多,持續時間一般也比冬季長。電波的反射距離一般為 1000公里左右。

F層(F layer):
F層在地面以上 150至超過 500公里(150km ~ >500km)。在這裡太陽輻射中的強紫外線(波長 10至 100納米)電離單原子氧。F層對於電波傳播來說是最重要的層。夜間F層合併為一個層,白天分為 F1(F1 layer)和 F2(F 2layer)兩個層,F1層離地面約 130~210公里(130km~210km),F2層離地面約 210公里以上(>210km)。大多數無線電波天波傳送是 F層形成的。在白天 F層是電離層反射率最高的層。

2022年 9月 6日(Tue)天氣報告
氣溫:56.0°F / 13.0°C @ 07:00
風速:每小時 3公里
降雨機會:2%
相對濕度:百分之 77%
天氣:晴

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