关于低电离层探测介绍

[拼音]：didianliceng tance

[外文]：sounding of the lower ionosphere

利用无线电波传播效应，探测100公里高度以下电离层特性的方法。探测使用的频率可以从极低频到甚高频。探测原理主要依据部分反射、散射、谐振以及波相互作用等效应。但因低电离层区域电子密度太低，电磁效应也较弱，故测量精度一般较差。主要探测方法有：

在 D层中存在着许多小尺度不均匀体，当不均匀体电子密度不足以发生全反射时，若在小于一个波长的距离上，折射指数μ有△μ的变化，则在其中传播的电波有部分能量被反射回来。这时的反射系数为△μ／2μ，且反射的电波相位是相干的，在某一方向上可能得到加强。这种现象称为部分反射。强的电波垂直入射电离层后，由于磁离子分裂现象，反射波分成非常波和寻常波。非常波和寻常波的振幅比AX/A0，与电子密度和碰撞频率有关（见磁离子理论）。因此，在电子密度很小的高度范围(白天50～60公里，夜间80～85公里)，AX/A0可用来度量电子与中性分子的碰撞频率。当电离层标高已知，则可用AX/A0推算电子密度。用这种方法探测电离层的高度约为70～90公里。

用无线电波在电离层中的交叉调制现象(见电离层非线性现象)来探测底部电离层的方法。它的探测原理是：把一系列“加热”的短脉冲以规则的时间间隔向上发射，同时又发射重复频率为其两倍的“探测”脉冲系列，后者与前者的载波频率不同。如果经电离层反射后向下传播的探测脉冲在某个高度(交叉高度)同向上传播的加热脉冲相遇，则探测脉冲信号会减弱，其减弱数值，与从加热脉冲吸收的能量E和探测波的吸收系数α 有一定关系。测定E和α ，利用E、α与Nv 乘积的关系，若在交叉高度上v（碰撞频率）已知，则可推算出该高度上的 N(电子密度)值。只要改变脉冲间的时间安排就可改变交叉高度，从而得到电子密度的高度分布。用这种方法可以探测50～90公里高度的电子密度、碰撞频率和电子能量损耗系数。交叉调制法探测要求有大功率的“加热”发射机和一个干扰小的接收区。

利用频率为10赫至 100千赫电波信号，探测低电离层特性的方法。长波探测分脉冲垂直投射和连续波斜投射两种方法。主要是测量电离层反射的下行波的相位、偏振和幅度，以推算电离层的反射系数和转换系数；监测电离层反射高度随时间或太阳活动的变化。但还不能对低电离层电子密度剖面进行有效测量。

利用舒曼谐振现象探测电离层的方法。在极低频波段，当波长可与地球周长相比时，在地球与低电离层之间的空间产生的电磁谐振现象，称为舒曼谐振或地-电离层空腔谐振。对4～40赫雷电辐射的观测，可以研究谐振频率、谐振幅度与谐振曲线宽度（Q 值）随昼夜时间的变化，某些谐振波形的重现性及其与太阳活动的关系，还可以获得D层高度和等效电导率的大尺度的平均数据。

利用甚高频电波在低电离层中的前向散射来探测低电离层的方法。在低电离层中，电子密度骤增时(如电离层突然骚扰)，高频电波信号因吸收增大而减弱甚至中断，但因电子密度骤增而形成的不均匀体的前向散射效应，使甚高频信号反而增强。在低电离层区域（80～110公里）的流星余迹、Es层都能强烈散射甚高频信号。因此，可用这种探测方法研究该区域的湍流不均匀体运动、不均匀体的漂移、流星余迹运动、电离层风和Es层等。