电离层如何分层
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发布时间：2022-05-15 11:07
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时间：2023-11-24 19:46
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太阳辐射对不同高度不同成分的空气分子电离造成电离层不同的分层：
D层
D层是电离层最低的一层，离地球表面50至90千米。这里主要是波长为121.5纳米的赖曼-α氢光谱线的光电离一氧化氮。在太阳活动非常强烈时（超过50个黑子），硬X射线还可以电离空气中的氮气和氧气的分子。夜间宇宙射线造成一个剩余电离。这个层里离子对自由电子的捕获率比较高，因此电离效应比较低，因此它对高频无线电波没有影响。日间这里自由电子与其它粒子的碰撞率约为每秒1000万次。10MHz以下的电波会被D层吸收，随着电波频率的增高这个吸收率下降。夜间这个吸收率最低，中午最高。日落后这个层减弱非常大。D层最明显的效应是白天远处的中波电台收不到。
E层
E层是中层，在地面上90至120千米。这里的电离主要是软X射线和远紫外线对氧气分子的电离。这个层只能反射频率低于10MHz的电波，对频率高于10MHz的电波它有吸收的作用。E层的垂直结构主要由电离和捕获作用所决定。夜间E层开始消失，因为造成电离的辐射消失了，由于捕获在低处比较强，因此其高度开始上升。高空周日变化的风对E层也有一定影响。随着夜间E层的升高，电波可以被反射到更加远的地方。
ES层
ES层也被称为偶现E层。它是小的、强烈电离的云，它可以反射频率在25至225MHz之间的电波。偶现E层可以持续数分钟到数小时不等，其形成原因可能有多种，而且还在研究中。夏季偶现E层出现得比较多，持续时间一般也比冬季长。电波的反射距离一般为1000千米左右。
F层
F层离地面120至400千米。在这里太阳辐射中的强紫外线（波长10至100纳米）电离单原子氧。F层对于电波传播来说是最重要的层。夜间F层合并为一个层，白天分为F1和F2两个层。大多数无线电波天波传送是F层形成的。在白天F层是电离层反射率最高的层。
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时间：2023-11-24 19:46
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时间：2023-11-24 19:47
电离层在垂直方向上呈分层结构，一般划分为D层 、 E 层和F层，F层又分为F1 层和F2层。最大电子密度约为10^6厘米^-3，大约位于300千米高度附近。除正规层次外，电离层区域还存在不均匀结构，如偶发E层（Es）和扩展F。偶发E层较常见，是出现于E层区域的不均匀结构。厚度从几百米至一二千米，水平延伸一般为0.1～10千米，高度大约在110千米处，最大电子密度可达10^6厘米^-3。扩展F是一种出现于F层的不均匀结构，在赤道地区，常沿地磁方向延伸，分布于250～1000千米或更高的电离层区域。
电离层分层结构只是电离层状态的理想描述，实际上电离层总是随纬度、经度呈现复杂的空间变化，并且具有昼夜、季节、年、太阳黑子周等变化。由于电离层各层的化学结构、热结构不同，各层的形态变化也不尽相同。
电离层电子浓度总含量(TEC)又称电离层电子浓度柱含量、积分含量等，是单位面积内电子浓度沿高度的积分。
1个TEC单位的变化，对应的单频GPS定位误差为16cm。TEC随时间和空间的变化非常明显。在电离层暴期间， TEC会急剧变化，可对导航、定位、通讯等系统造成严重影响。
参考资料：http://ke.baidu.com/view/17171.htm
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时间：2023-11-24 19:47
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□（L□）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□和O□。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□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。
①F1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□、N□、O+、H□和N+。由于随后的一系列反应，最终产物以NO+和O□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。
②F2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。
参考资料：高空大气物理学
