| 词条 | 电离层调变 |
| 释义 | § 电离层调变 § 正文 用人为的方法使局部电离层的结构和特性发生一时性变化。它是对地球高空大气天然等离子体的一种可控的主动实验。采用的手段包括向电离层辐射强力高频电波、施放化学物质和带电粒子和施以机械扰动等。常用的方法是在地面以高频大功率 （0.1兆瓦级）或超强功率（兆瓦至 100兆瓦级）发射机对电离层进行定向辐射，并观测、分析其效应。工作频率一般低于电离层最大等离子体频率,主要为3～12兆赫。这种方法可改变电离层的电子密度分布和等离子体温度，通常称为电离层加热。 30年代，人们发现并开始研究电离层中无线电波的交叉调制现象,即卢森堡效应。1955年以来,科学家们作了较多的电波互作用实验,并从1970年起,开始研究电离层高频加热课题。高频加热能够激发电离介质参量的不稳定性及其同强力无线电波之间的非线性效应，改变电子热平衡状态和化学反应速率，产生场向大不均匀体和小不均匀体、朗缪尔波和离子声波、人造扩展 F层、人造气晕、地磁共轭区人造极光，导致电波附加吸收、超短波散射、F层变形以及引发Z模非常波传播。简单说来，电离层中存在的大量自由电子，通过折射指数和碰撞阻尼作用影响无线电波的传播，而电波射入电离介质后的欧姆加热作用也可改变介质的电动力学特性。 地面设备还可使用甚低频发射手段进行电离层加热，激发上电离层及质子层（等离子层）的不稳定性，产生磁流体力学波和粒子沉降。 除使用地面高频雷达和甚低频发射机这两种方法外，用空间飞行器和航天飞机装载的带电粒子加速器，也能实现场与粒子的能量交换，进行波束与等离子体互作用实验。以航天飞机和轨道站作为工作平台施放化学物和游离基，可进行钡云实验。施放钠、锂、铝和氧化－氮等化学物还能进行电离层运动和电场示踪实验，以研究电离交换与粒子掺杂等化学反应。 核爆炸对电离层的影响，也属于电离层调变范畴。核爆炸产生多种辐射,包括红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线在内的电磁辐射， 以及含有α粒子、β粒子、二次电子和中子流等在内的粒子辐射，并产生强大的电磁脉冲和冲击波气流。由于电离层高度上空气稀薄，大当量核爆炸，尤其是高空核爆炸可使其过量电离或全部离化，并且具有复杂的时空分布。这种核爆炸电离层调变的后效时间长达数十分钟至数小时，比高频加热的后效时间长得多。核爆炸电离层调变会强烈影响无线电波传播。局部空间的极度电离和介质电导率的巨大改变，可严重扰乱或中断无线电通信，使雷达工作失效。核爆炸还会促使电子总含量激增而形成电离层行扰，即声重力波。 导弹推进器和卫星运载火箭及其高温等离子体喷焰，也能造成电离层的局部扰动，使电离层变态。 电离层调变的结果，一方面相当于在高空悬挂大反射镜和良散射体,有利于超短波远程传播,可进行跨距达3500公里的调频广播与电视传送以及无线传真电报；但是，另一方面则相当于在高空悬挂吸收屏或黑障，影响短波正常的电离层传播。它还可以人为地产生电离层空洞即等离子体窗口，并激发等离子体新谱线。 电离层调变是一种对电离层的人为控制，借以进行热核聚变反应的模拟和地球局部电离环境的暂时改变。电离层调变具有重大的理论和实际意义，并有十分明显的潜在军事价值。 参考书目 Ya.L.Al'pert,The Near-Earth and Interplanetary Plasma,Vol.1:General Properties and Fundamental Theory,Cambridge University Press, Cambridge,1983. § 配图 § 相关连接 |
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