【中華百科全書●工學●電離層】

楊籍富

【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