電離層是什么

電離層是地球大氣的一個(gè)電離區(qū)域。電離層受太陽(yáng)高能輻射以及宇宙線的激勵(lì)而電離的大氣高層。60千米以上的整個(gè)地球大氣層都處于部分電離或完全電離的狀態(tài)，電離層是部分電離的大氣區(qū)域，完全電離的大氣區(qū)域稱磁層。

簡(jiǎn)介

由于受地球以外射線(主要是太陽(yáng)輻射)對(duì)中性，原子和空氣分子的電離作用，距地表60千米以上的整個(gè)地球大氣層都處于部分電離或完全電離的狀態(tài)，電離層是部分電離的大氣區(qū)域，完全電離的大氣區(qū)域稱磁層。也有人把整個(gè)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。除地球外，金星、火星和木星也有電離層。

在電離作用產(chǎn)生自由電子的同時(shí)，電子和正離子之間碰撞復(fù)合，以及電子附著在中性分子和原子上，會(huì)引起自由電子的消失。大氣各風(fēng)系的運(yùn)動(dòng)、極化電場(chǎng)的存在、外來(lái)帶電粒子不時(shí)入侵，以及氣體本身的擴(kuò)散等因素，引起自由電子的遷移。在55公里高度以下的區(qū)域中，大氣相對(duì)稠密，碰撞頻繁，自由電子消失很快，氣體保持不導(dǎo)電性質(zhì)。在電離層頂部，大氣異常稀薄，電離的遷移運(yùn)動(dòng)主要受地球磁場(chǎng)的控制，稱為磁層。

電離層的主要特性由電子密度、電子溫度、碰撞頻率、離子密度、離子溫度和離子成分等空間分布的基本參數(shù)來(lái)表示。但電離層的研究對(duì)象主要是電子密度隨高度的分布。電子密度(或稱電子濃度)是指單位體積的自由電子數(shù)，隨高度的變化與各高度上大氣成分、大氣密度以及太陽(yáng)輻射通量等因素有關(guān)。電離層內(nèi)任一點(diǎn)上的電子密度，決定于上述自由電子的產(chǎn)生、消失和遷移三種效應(yīng)。在不同區(qū)域，三者的相對(duì)作用和各自的具體作用方式也大有差異。

電離層的發(fā)現(xiàn)，不僅使人們對(duì)無(wú)線電波傳播的各種機(jī)制有了更深入的認(rèn)識(shí)，并且對(duì)地球大氣層的結(jié)構(gòu)及形成機(jī)制有了更清晰的了解。

形成機(jī)理

大氣的電離主要是太陽(yáng)輻射中紫外線和X射線所致。此外，太陽(yáng)高能帶電粒子和銀河宇宙射線也起相當(dāng)重要的作用。地球高層大氣的分子和原子，在太陽(yáng)紫外線、Χ射線和高能粒子的作用下電離，產(chǎn)生自由電子和正、負(fù)離子，形成等離子體區(qū)域即電離層。電離層從宏觀上呈現(xiàn)中性。電離層的變化，主要表現(xiàn)為電子密度隨時(shí)間的變化。而電子密度達(dá)到平衡的條件，主要取決于電子生成率和電子消失率。

電子生成率是指中性氣體吸收太陽(yáng)輻射能發(fā)生電離，在單位體積內(nèi)每秒鐘所產(chǎn)生的電子數(shù)。電子消失率是指當(dāng)不考慮電子的漂移運(yùn)動(dòng)時(shí)，單位體積內(nèi)每秒鐘所消失的電子數(shù)。帶電粒子通過(guò)碰撞等過(guò)程又產(chǎn)生復(fù)合，使電子和離子的數(shù)目減少;帶電粒子的漂移和其他運(yùn)動(dòng)也可使電子或離子密度發(fā)生變化。

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