电离层早期理论

1、电离层早期理论第1页，共14页，2022年，5月20日，7点5分，星期五现象（1925-1926）Breit & Tuve 华盛顿 （Taylor）70m无线电波 夏季和秋季的白天 220km和90km 反射Appleton & Barnett 伦敦 400m无线电波 100-130km 105个/立方厘米Taylor & Hulburt（Taylor）50m无线电波 240km 4105个/立方厘米 中纬度白天第2页，共14页，2022年，5月20日，7点5分，星期五总结和命名Appleton E区:90-120km； F区:200-240kmWatson-Watt ionosphere第3

2、页，共14页，2022年，5月20日，7点5分，星期五与太阳的关系Taylor : 跳距(skip distance)上午减小，中午最小，下午到夜间增大猜想由太阳辐射，可能是短波辐射产生无法检验，因为19km以上大气层空气成分、温度、密度一无所知第4页，共14页，2022年，5月20日，7点5分，星期五1925年以前大气理论从地面到12km温度降低，12-19km不变假定19km以上稳定（无日、季变化；无风）的冷空气 较重的成分沉降到较低的地方，较轻的成分浮到上面，130km以上是纯氦，再高的地方是纯氢第5页，共14页，2022年，5月20日，7点5分，星期五大气理论的缺陷30-120km流星

3、运动、80km夜光云漂移、下行反射无线电波的变化多端，说明高空大气是活动的，有风的紫外线加热作用，高空大气温度较高第6页，共14页，2022年，5月20日，7点5分，星期五Maris大气理论因审稿人认为其过于大胆，压了两年于1928年发表1928年 Hulburt 电离层早期理论的理论大气第7页，共14页，2022年，5月20日，7点5分，星期五Maris大气理论（1）：成分假定均匀混合，计算扩散率扩散分离时间130km五天，110km一年，由于“一定存在垂直方向气流(湍流和对流翻转)”海平面到130km的大气成分基本不变第8页，共14页，2022年，5月20日，7点5分，星期五Maris大气

4、理论（2）：温度臭氧层（20km）吸收开始于2890埃，缺少此波长以下的太阳光谱资料根据6000K黑体太阳辐射外延到紫外区，160-300km气温白天每小时增加50K冷却原因可能是是对流以及热空气受到风的搅拌作用，但缺少具体理论和数据猜测150km以上白天气温300K-1000K，夜间较低第9页，共14页，2022年，5月20日，7点5分，星期五Maris大气理论（3）：密度300km以内在冬夜、夏夜、冬昼和夏昼各种大气常在气体分子密度表第10页，共14页，2022年，5月20日，7点5分，星期五电子的产生电离层各处电中性无线电波折射取决于粒子电荷和质量倒数，电子比离子重要10000倍以上电子

5、由于高空气体吸收太阳紫外线产生，波段1000埃以下将6000K黑体辐射外推至1000埃以下，计算各个高度的电子产生率第11页，共14页，2022年，5月20日，7点5分，星期五电子的消失扩散到别的区域（输运项）： 受正离子扩散控制，150km以下忽略，200km以上举足轻重与正离子复合：三体碰撞（仅对D层重要？）附着于中性分子：仅对氧发生，测定了常温常压下的附着系数，并外推到电力层区域的温度和压力范围（没有提到分解型？）第12页，共14页，2022年，5月20日，7点5分，星期五电子密度产生率与消失率平衡，计算电子密度夏季白天，190km附近最大值4105个/立方厘米，向下20km和向上80km降低冬季白天，160km附近最大值1.2105个/立方厘米白天跳距与观测值相符夜间假定产生率为0，夏季午夜150km最大值103个/立方厘米，冬季午夜140km最大值102个/立方厘米夜间跳距比真实值大4-5倍，说明夜间电离程度理论上降低过快，原因未知（但白天和午夜的值与现在的数据基本相同？）第13页，共14页，2022年，5月20日，7点5分，星期五总结部分成功：F区白天不完善：F区夜间；E区E区的讨论：从100km到外层空间垂直柱体内大气分子总数相当于常温常压