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1、适合波段：长波、中波、短波优点：传输损耗小，可实现远距离通信。媒质随 机 性色散特性各向异性信号不稳定衰落较严重电离层暴通信中断第10章 天波传播天波传播：电波经电离层反射到达接收点的传播 方式。太阳对地球的影响 一、太阳的结构内部结构核心层辐射层对流层外部结构光球层色球层日冕层太阳风 黑子 耀斑，日珥 太阳的结构太阳内部太阳大气层光球层黑子色球层耀斑，日珥日冕层太阳风太阳大气结构及太阳活动示意图太阳概况 炽热的气体组成的本身发光的球体 1、由氢和氦组成(H&He)2、表面温度6000K 3、能量来源：核聚变(4H He)4、太阳辐射：电磁波太阳基本物理参数半径：696295 千米质量：1.9
2、891030 千克日地平均距离：1亿5千万 千米年龄：约50亿年寿命：100亿年1、太阳辐射二、太阳辐射对地球的影响 太阳源源不断的以电磁波的形式向四周放射能量。2、太阳风（太阳风暴）太阳耀斑爆发时高速喷射出的带电粒子流。太阳风对航天、航空活动的影响：（1）破坏卫星的控制系统和击毁电子元器件 可以导致航天器的控制系统和传感器失灵，以至整个航天器被毁；（2）威胁宇航员的生命（3）对在高纬地区飞行的旅客和乘务人员构成辐射威胁宇航员为什么穿着由不同材料制成的多层航天服？星际空间中，每当耀斑爆发就会释放出很强的无线电波、大量的紫外线、X射线射线，以及高能带电粒子，宇航服主要是防止辐射。1961年4月1
3、2日，身着90公斤重的太空服，原苏联首位宇航员加加林乘坐重达4.75吨的“东方”号宇宙飞船进入太空，成为世界上第一个进入宇宙空间和从宇宙中看到地球全貌的人。2003年10月15日9时，当神舟五号飞船腾空而起遨游太空时，全世界都记住了这位中国人的名字-杨利伟，他是第一位叩访太空的中国航天员。神舟七号发射时间：2008年9月25日21时10分04秒 我国航天员首次太空行走中国神七航天员凯旋归来翟志刚、刘伯明、景海鹏 思考：2003年10月23日到11月5日，许多国家的短波通信受到干扰，通信设备受损，日本一颗通信卫星信号中断，一颗环境卫星已无法恢复使用。你能解释其原因吗？（1）维持地表温度3、太阳辐
4、射的影响（2）是大气，水和生物生命活动的主要动力（3）是人类生产生活的主要能源煤石油太阳能电站三、太阳活动对地球的影响1、黑子影响地球气候降水 用肉眼可能观测到太阳上出现的黑斑，就是太阳黑子。一般认为，太阳黑子是太阳表面巨大的游涡状气流产生的。由于一部分气流的温度为4600C，比太阳表面的正常温度低1400C，所以看起来是黑的。从1801年科学家就开始研究太阳黑子与地球上旱涝灾害的关系，发现当日面上黑子少时，一些地区雨量就少，地面干旱。但是，后来有的统计研究认为当日面上黑子多时，一些地区雨量就少，地面干旱。这种对不同地区统计而得到的相反结果就很难使人相信地面雨量的多少与太阳活动有直接关系。从物
5、理角度讲，太阳对地球的影响是全球性的。即便有关也是太阳因素经地球内因的作用进行了再分配。2、耀斑影响电离层，干扰无线电通信 2001年太阳耀斑爆发，出现极其严重的电离层骚扰和电离层暴，造成我国满洲里、重庆等电波观测站发射出去的探测信号全频段消失，即高频信号穿透电离层飞向宇宙空间，而低频信号被电离层的强烈吸收而衰减掉。电离层暴致使短波通信、卫星通信、短波广播、航天航空、长波导航、雷达测速定位等信号质量大大下降甚至中断。太阳黑子太阳耀斑3、太阳风在两极地区产生极光 极光是来自太阳活动区的带电高能粒子流（可达10千电子伏）使高层大气分子或原子激发或电离而产生的。由于地磁场的作用，这些高能粒子转向极区
6、，所以极光常见于高磁纬地区。极光 常常出现于纬度靠近地磁极地区上空大气中的彩色发光现象。一般呈带状、弧状、幕状或放射状。太阳对地球的影响小结维持地表温度是大气，水和生物生命活动的主要动力是人类生产生活的主要能源黑子-影响地球气候降水耀斑-影响电离层，干扰无线电短波通讯太阳风-在两极地区产生极光一、太阳辐射对地球的影响二、太阳活动对地球的影响一、大气层结构10.1 电离层概况1.对流层：离地面1012km，大气相互对流2.平流层：离地面1060km，大气沿水平方向流动3.电离层：离地面601000km，存在大量带电粒子4.磁层：电离层以上几万km，存在着由带电粒子 组成的两个辐射带。地面上空大气
7、层概况 磁层：人类生存环境的第一道防线电离层：人类生存环境的第二道防线臭氧层：人类生存环境的第三道防线挡住太阳风吸收X射线、紫外线吸收紫外线二、电离层的结构特点1.电离层：离地面601000km高空的大气电离区域。2.成分：由自由电子、正离子、负离子、中性分 子、原子等组成的等离子体。3.形成原因：太阳辐射的紫外线 X射线 高能带电微粒流 其他星体电磁辐射 宇宙射线 通常用电子密度N（电子数/m3）衡量大气电离的程度。4.层结构D层：6090 km 夜间消失E层：90150kmF1层：170200km 夜间及冬季消失F2层：200450km长、中、短波从不同高度反射 电离层各层的主要参数 二、
8、电离层的变化规律规则变化日夜变化 季节变化 随太阳黑子11年周期变化 不规则变化 电离层突然骚扰 电离层暴 突发E层 随地理位置变化 太阳黑子数随年份的变化 中新网北京2001年7月17日消息：据中国电波传播研究所报告，14日发生的太阳风暴，16日零时开始和地球相遇，造成了严重的电离层暴，这次电离层暴持续20多个小时。这次严重的电离层暴是由太阳强烈的耀斑爆发引起的。这次耀斑爆发产生的 X射线 8分钟后就到达地球，在地球日照面造成强烈的突然电离层骚扰。中国北京、兰州、拉萨、乌鲁木齐等地的电波观测站的短波探测信号全被吸收中断。电离层暴期间，中国部分地区短波通信受到较大影响，部分电路信号强度降低，致
9、使通信困难。部分卫星通信系统的转发器受到严重干扰，噪声加大，影响了通信质量。耀斑影响电离层，干扰无线电短波通信产生电离层骚扰和电离层暴现象。2005年1月20日，太阳发生一次X7.9级的耀斑爆发。这是继16日、17日、19日 太阳连续几次发生X级耀斑爆发后的又一次大爆发。受此次太阳耀斑爆发的影响，我国境内通信、广播、测量等系统的短波无线电信号立即遭受强烈的电离层吸收，因而中断，其中北京地区信号中断一个多小时。太阳耀斑爆发期间所射出的 X射线会比平时增加 1000 倍，使地球大气中电离层的电子密度提高，而 3到30MHz的无线电波正好是通过电离层来传播，所以受到严重干扰。当日，北京市民受到的最大
10、影响就是短波广播中断，一些习惯收听短波广播的市民没能像往常一样收听到自己喜爱的节目。电离层骚扰时电子密度增大 三、电离层的等效电参数 一般情况下，运动中的电子还将与中性分子等发生碰撞，将它由电波得来的能量转移给中性分子，变成热能损耗，在电波未射入电离层之前，电离层中的中性分子和离子与电子一起进行着漫无规律的热运动。当电波进入电离气体时，自由电子在入射波电场作用下作简谐运动。设 v 为电子运动速度，e为电子电量，m为电子质量,为碰撞频率,并设碰撞时电子原有动量全部转移给中性分子，故每秒钟动量的改变为m v，则电子运动方程为(1011)(1012)(1013)对于谐变电磁场，上式可改写为 由此可得 因为电子运动形成的运流电流密度为(1014)所以电离层中的麦克斯韦第一方程为(1015)(1016)(1017)(1018)等效相对复介电常数等效相对介电常数等效电导率