关于电离层结构介绍

观测表明，电离层电子密度在垂直方向上呈分层结构。在离地球表面约60～1000公里高度范围内，主要有 3层：D层、E层和F（F1与F2）层。大约在 300公里处电子密度达到最大值，再往上电子密度缓慢下降，在约1000公里处同磁层衔接。在中纬度地区，太阳活动高年和低年、白天和夜间的典型电子密度与高度的关系如图1。

D 层

电离层的底部，电离度较低（包括多种原子离子团）的大气所构成的一层，约位于60～90公里的区域。在这一范围内，层状结构不如E层和F层明显，所以有时称之为E层的“缘”。在D层中，由于中性大气成分密度很大，电子和中性粒子之间的碰撞频繁，并与分子结合形成负离子，因此D层离子密度大于电子密度，这是D层的一个特点。

在D层区域，电离过程主要是太阳的氢赖曼α（Lα）谱线对NO的光电离，发生的高度在80公里左右。其次是1027～1118埃的太阳辐射对O2的电离。最低处 60公里左右是银河宇宙线和太阳X射线产生的N娚和O娚。D层电子密度在103厘米-3以下。在夜间电子大量消失，以致可以认为D层不复存在。

E层

约在90～140公里的区域，其位置比较稳定。E层电子密度介于103～105厘米-3之间。在中纬度地区，E层电子密度峰值的高度通常位于110～120公里，而在低纬地区约低10公里。火箭探测表明，从这一高度到F层之间的区域，电子密度不像早期认为的那样存在着一个深的“谷”区。日落后，E层电子密度峰值下降到夜间值，典型数据为5×103厘米-3。

太阳紫外线（1000～1020埃）和软X射线（10～170埃）是E层光致电离的主要源，主要离子成分是O娚和NO+。由于E层的形成同多种波长的辐射有关，故其垂直结构比较复杂。

F层

在E层之上一直到数百甚至上千公里统称为F层，是电离层的主要区域。白天F层分为F1层和F2层，F2层处于F1层之上，夜间F1层消失。F1层和F2层在化学结构（离子成分）、热结构和受地磁场控制等方面各具特点。

（1）F1层 高度一般在140～200公里之间。电子密度为104～105厘米-3。它与F2层经常无明显分界而表现为F2层底部的一个“缘”。同E层一样，F1层电子密度分布也比较接近查普曼层。

F1层是被大气强烈吸收的那部分远紫外辐射所产生的。500～600埃的辐射在大约 160公里高度达到单位光学深度（见电离层的形成），因而200～910埃范围内的辐射可能都对F1层的电离有贡献。这些辐射产生离子O娚、N娚、O+、H媇和N+。由于随后的一系列反应，最终产物以NO+和O娚为主。随着高度上升，主要离子成分由分子逐渐过渡为原子离子。

（2）F2层 F层主要是指F2层。它有明显的电子密度峰值，峰值高度约在300公里，峰值密度可达106厘米-3。在这一峰值高度以上，电子密度随着高度的增加而缓慢减少。在1000公里处，电子密度约为105～104厘米-3; 而在2000～3000公里，电子密度约为103～102厘米-3。F2层电离源与F1层相同。主要离子成分为原子离子，有O+和N+，其中 O+是主要的。负离子和双电荷正离子很少，正离子密度与电子密度相等。

电离层不均匀结构