电离层扰动

电离层扰动 图片来自搜狐网

电离层扰动ionospheric disturbance 电离层结构偏离其常规形态的急剧变化，又称电离层骚扰。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和某些人为因素等，都可引起电离层扰动。它常严重影响电离层中无线电波的传播。

目录

原理

一种来势很猛但持续时间不长(一般为几分钟至几小时)的扰动,它仅发生在日照面电离层的 D层。这种扰动由太阳耀斑引起，耀斑区发出的强烈远紫外辐射和X射线，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。例如,由于D层电子密度增大,经过D层传播的高频无线电波突然受到强烈吸收，常出现短波通信中断，称为短波消失现象。来自天外的宇宙噪声,由于D层吸收突然增加而强度突然减弱,称为宇宙噪声突然吸收。但从D层反射的长波和超长波信号突然变强，相位也发生突变，称为突然相位异常现象；而接收远处雷电产生的“天电干扰”的强度也明显增强，称为天电突增。甚高频低电离层散射传播信号也将增强。此外，耀斑期间，E层和F层底部的电子密度也突然增加，可引起短波频率突然偏离现象。

电离层暴

持续时间为几小时至近10天的常与磁暴相伴的强烈电离层扰动。太阳局部扰动除爆发出大量电磁辐射外，有时还辐射出大量带电粒子流。粒子流到达地球一般要1～2天左右，它们与磁层和高层大气相互作用,可使正常电离层（特别是F层）状态遭到破坏,称为F层骚扰。这种骚扰有负相（临界频率下降）、正相（临界频率上升）和双相(临界频率有升有降)骚扰之分。骚扰时临界频率变化一般大于30%。太阳质子事件或磁层亚暴期间，极区电离层电离激增，会引起急始吸收、极光带吸收、极盖吸收和长波相位异常等现象。极光带吸收是来自太阳扰动区的低能粒子流进入极区上空，使极光带或者比它略宽的环带(宽约 6°～15°)内低电离层电离增加而引起碰撞增加，高频电波被强烈吸收。这时常伴随出现地磁场扰动和极光现象，在太阳活动峰年过后的两三年内它的出现最为频繁。极盖吸收是太阳扰动或磁层亚暴时所产生的高能粒子沿地球磁力线沉降在极区高层大气中，使磁纬64°以上的极盖地区上空电离层D层的电离强烈增大，致使高频电波被强烈吸收而中断。它通常在形成太阳质子耀斑后几十分钟到几十小时以后才发生，这时不一定出现地磁场扰动和极光现象。持续时间通常为1～3天，最长可达10天之久，在太阳活动峰年频繁发生。在磁层亚暴主相期间，与粒子沉降相伴的强电场和电急流，使极区电离层发生极复杂的热力学扰动、电磁场扰动和磁流动力扰动，并能波及到全球电离层。这种电离层暴的全球形态尚不十分清楚。由于电离层暴对电波传播有严重的影响，不少国家都建立有电离层骚扰预报业务。

行波扰动

暴时极区激发的、向赤道方向以600～700米/秒的速度水平传播的大气重力波扰动。周期为半小时至几小时,东西向水平尺度可达几千公里,传播上千公里后波形变化不大。它可发生使F2层偏离正常值20%～30%的扰动，严重改变无线电波的传播环境。

此外，火山喷发、地震、台风和雷暴可激发中尺度大气重力波扰动；地面核试验激发的重力波可影响几千公里外的电离层；高空核实验的各种电离辐射，更能显著地破坏电离层；大功率短波雷达加热等人工手段和空间飞行的释放物，也能引起电离层扰动。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。

扩展F层

扩展F层即F区的突发不均匀结构。多数在赤道区和极区出现，在中纬地区比较少见，它会导致电波损耗大量能量。

Es层

Es层(突发E层)即E区的突发不均匀体。其高度多在90km到120km之间的区域，厚度可达几百米到数公里，水平尺度可达数百米至上百千米，出现的时间不定。电磁波在Es层反射的最大频率要比E层大，甚至比其余层都大。

极光

太阳爆发时的带电高能粒子到达地球后会引起极光现象。极光现象会完全蔽性发射电波致使短波传输信道中断。不过这种现象在中纬地区极少出现。