【中華百科全書●工學●電離層】
電離層,是地球大氣中的氣體由來自外太空的輻射線所造成的游離氣層。
輻射線的來源主要來自太陽。
此氣層大約從五十公里的高度至數倍於地球半徑(地球平均半徑為六千三百七十一公里)之高度,並約在三百公里的高度游離的電子密度達到最大。
在白天,從九十公里至一千公里之高度,其游離電子之密度約在每立方公分一萬個電子。
按游離電子密度之分布情形,電離層由低而高又分為C、D、E、F各層。
C層約從五十至七十公里的高度,D層約從七十至九十公里之高度,E層約從九十至一百三十公里的高度,一百三十公里以上之高度為F層。
在白晝,F層又可分為F1及F2兩層,最大游離電子密度的區域就在F2層內。
電離層之所以形成各層不同離子密度區的原因大致如下:在極高的地區,雖然輻射線很強,但空氣的密度很稀薄,因此游離電子的密度較小。
當高度逐漸降低,則隨空氣壓力及密度之增加,而游離電子的密度逐漸增大至達到一最大密度。
再繼續接近地面,雖空氣之壓力及密度繼續增加,但由於輻射線能量不斷被上層電離現象所消耗而減弱,因此游離電子之密度又逐漸隨接近地面而減小。
電離層離子密度的大小,除了隨高度而變化之外,並隨一日內的時間、一年內的季節,及每十一年太陽黑子周期而變化。
圖一所示為長時間的統計平均離子密度隨高度之分布。
〈見圖一〉雖然各層之高度及層數會隨時間而變化,但E層與F層則甚穩定並長久存在,而可利用其對電波之反射,作長距離的通訊。
如圖二所示。
D層則只在白晝出現,雖然D層對一般高頻電波並無反射作用,但其出現會減弱高層反射電波的強度。
電波遇電離層除了有反射現象之外,也有折射現象。
而反射及折射除了與電離層之離子密度有關外,並與電波之頻率有密切的關係。
加上地磁之作用,電波在電離層中除了反射與折射之外,電波中電場的方向還會產生旋轉的現象稱為法拉第旋轉。
反之,利用法拉第旋轉的角度及已知地磁之磁場強度及電波之頻率,可以反推而測出電離層之游離電子密度。
(竺福來)〈見圖二〉
引用:http://ap6.pccu.edu.tw/Encyclopedia/data.asp?id=8608
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