基于部分反射理论的Es层电离图描迹研究

李 辉 车海琴 吴 健 吴 军 徐 彬

(中国电波传播研究所，电波环境特性及模化技术国家重点实验室，北京102206)

1. 引 言

电离层既有规律性的变化，如日变化、季节变化、11年太阳周变化，也有是不规则的或随机变化的。一般认为，常规E层随太阳天顶角和太阳活动有规律的变化着与理论上的Chapman层符合得相当好，其电子密度白天可达到105/cm3量级，足已反射频率为几兆赫兹的高频无线电波[1]。然而，在常规E层的高度范围内仍然存在着一些突发的随机现象，其中最常见的就是偶发E层(Sporadic E 简称Es)。Es层是电离增强的薄层，在电离层频高图上的表现就是常规E层描迹的附加描迹[2-3]。Es的个体特征具有偶发性，在统计意义上的行为具有明显的日变化和季节变化特性，还有显著的地域特征，随不同地区而异。根据火箭探测数据和散射雷达的观察结果：Es层出现的高度范围大约在90～120 km；水平尺度可达几十甚至几百千米；垂直方向上的厚度大约为1～3 km。 此外，最重要的是由于Es层的存在，造成在常规E层的高度范围内存在着极高的电子密度梯度，能够对很高频率的电磁波形成部分反射，在频高图上的表现为很高的截止频率，有时比电离层F层临界频率还高，能够形成对F层的遮蔽，使F层描迹完全消失，具有远距离传输超高频率信号(VHF)的技术可行性[4-5]。Es层的这些特性，对无线电通信、雷达、广播和电视都有明显的影响和应用前景。因此，研究Es传播特性具有重要的应用价值。

对于Es层的测量用得最为广泛的工具是电离层垂直测高仪(也称为电离层测高仪)。……