第10章-天波传播1课件

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。适合波段：长波、中波、短波优点：传输损耗小，可实现远距离通信太阳对地球的影响太阳对地球的影响第10章-天波传播1课件一、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太阳的结构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内部太阳大气层光球层—黑子色球层—耀斑，日珥日冕层—太阳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6000K3、能量来源：核聚变(4H→He)4、太阳辐射：电磁波太阳概况炽热的气体组成的本身发光的球体太阳基本物理参数半径：696295千米质量：1.989×1030千克日地平均距离：1亿5千万千米年龄：约50亿年寿命：100亿年太阳基本物理参数半径：696295千米质量：1.989×11、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。1、太阳辐射二、太阳辐射对地球的影响太阳源太阳风对航天、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γ射线，以及高能带电粒子，宇航服主要是防止辐射。宇航员为什么穿着由不同材料制成的星际空间中，每当耀斑第10章-天波传播1课件1961年4月12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。1961年4月12日，身着90公斤重的太空服，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。2003年10月15日9时，当神舟五号飞船腾空而起遨神舟七号发射时间：2008年9月25日21时10分04秒我国航天员首次太空行走

神舟七号发射时间：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？思考：（1）维持地表温度3、太阳辐射的影响（1）维持地表温度3、太阳辐射的影响（2）是大气，水和生物生命活动的主要动力（2）是大气，水和生物生命活动的主要动力第10章-天波传播1课件第10章-天波传播1课件（3）是人类生产生活的主要能源煤石油（3）是人类生产生活的主要能源煤石油第10章-天波传播1课件第10章-天波传播1课件太阳能电站太阳能电站三、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4600°C，比太阳表面的正常温度低1400°C，所以看起来是黑的。三、太阳活动对地球的影响1、黑子——影响地球气候——降水第10章-天波传播1课件从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。从1801年科学家就开始研究太阳黑子与地球上旱涝灾害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。2、耀斑——影响电离层，干扰无线电通信2001太阳黑子太阳耀斑太阳黑子太阳耀斑3、太阳风——在两极地区产生极光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，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。极光是来自太阳活动区的带电高能粒子流（可达10千电子伏第10章-天波传播1课件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太阳对地球的影响小结维持地表温度黑子----影响地球气候—降一、大气层结构10.1电离层概况1.对流层：离地面10~12km，大气相互对流2.平流层：离地面10~60km，大气沿水平方向流动3.电离层：离地面60~1000km，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。一、大气层结构10.1电离层概况1.对流层：离地面10~地面上空大气层概况磁层：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、紫外线吸收紫外线地面上空大气层概况磁层：人类生存环境的第一道防线电离层：人二、电离层的结构特点1.电离层：离地面60~1000km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。二、电离层的结构特点1.电离层：离地面60~1000km高4.层结构D层：60~90km

夜间消失E层：90~150kmF1层：170~200km

夜间及冬季消失F2层：200~450km4.层结构D层：60~90km夜间消失E层：长、中、短波从不同高度反射长、中、短波从不同高度反射电离层各层的主要参数电离层各层的主要参数

二、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层随地理位置变化二、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太阳黑子数随年份的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。中新网北京2001年7月17日消息：据中国电波中国北京、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。中国北京、兰州、拉萨、乌鲁木齐等地的电波

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。耀斑——影响电离层，干扰无线电短波通信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。太阳耀斑爆发期间所射出的X射线会比平时电离层骚扰时电子密度增大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。三、电离层的等效电参数一般情况下，运动中的电子

设v为电子运动速度，e为电子电量，m为电子质量,υ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mvυ，则电子运动方程为(10―1