关于电离层的不稳定性介绍

[拼音]：dianliceng de buwendingxing

[外文]：ionospheric instability

指电离层中等离子体的能量转化过程，在这一过程中，如果某种初始扰动使等离子体对热力学平衡稍有偏离，这种偏离就会进一步增大，使等离子体的自由能转化为等离子体运动的动能或波动的辐射能。而这种运动的变化比碰撞过程引起的变化快得多，能引起很大的热力学参量运输；这种辐射过程也远比单个粒子的辐射过程更为有效。等离子体不稳定性对电离层不均匀结构的形成与暂态现象的出现，起重要作用。

几乎任何形式的热力学非平衡过程都可能激发等离子体不稳定性。对应不同的激发原因和条件，电离层中存在多种类型的不稳定性。目前研究最多的是双流不稳定性和梯度漂移不稳定性。前者指电子与离子相对漂移速度大于离子声速时出现的不稳定性；后者指电离密度梯度与E×B的方向相反时出现的不稳定性，又叫E×B不稳定性，B是地磁场强度，E是等离子体中的电场强度。出现这两种不稳定性的重要条件是存在较强的电场。赤道电急流区存在强电场，故能较好地解释赤道Es层中两种不同尺度的不规则结构，即大尺度的Ⅰ型和小尺度的Ⅱ型不均匀体。极区也存在电急流，极区Es层的形成也与这些不稳定性有关。利用E×B不稳定性和瑞利-泰勒不稳定性（电离密度梯度与重力的方向相反时出现的不稳定性）可解释赤道扩展F现象的某些特性，特别是解释F2层中沿磁力线伸长的电离空泡现象（见电离层结构）。

此外，大功率高频无线电波加热电离层时，等离子体中的离子声波和离子回旋波也可激发等离子体不稳定性。这种不稳定性与高频无线电波的相互作用，使无线电波能量快速地耗散，引起无线电波的非线性传播。例如，在入射电磁波和某些低频等离子波差频的频率上，可以接收到散射的无线电波信号。