地面VLF輻射滲透進電離層和磁層傳播研究及其應(yīng)用
發(fā)布時間：2022-01-21 19:35
地面VLF人工源產(chǎn)生的信號可以在地球和電離層底邊界不停的來回反射,以波導(dǎo)的方式向遠處傳播,但是由于電離層并不是理想導(dǎo)體,其中有一部分電波能量能夠滲透進入電離層,并傾向于沿著地球磁力線形成的哨聲導(dǎo)管以很小的損耗繼續(xù)向磁層傳播。地面VLF輻射滲透進電離層和磁層傳播的研究意義在于:首先不僅有助于理解和發(fā)現(xiàn)電離層中的新效應(yīng)和新現(xiàn)象,而且有助于加深對磁層-電離層-大氣層耦合的物理過程的理解,推動空間天氣的預(yù)測研究,在實際應(yīng)用中具有一定的意義和價值。其次,一方面可以提供地基VLF人工源上方的電離層電磁場背景場信息,為中國電磁衛(wèi)星電磁場數(shù)據(jù)的的可靠性驗證和數(shù)據(jù)質(zhì)量評價提供一定的參考依據(jù),另一方面還可以為尋找地震前VLF人工源信噪比變化提供一定的理論支持。此外,還有助于研究閃電現(xiàn)象的電離層磁層觀測以及人工控制消除磁層輻射帶的高能粒子。當(dāng)VLF波滲透電離層傳播時,由于電離層D區(qū)電子與中性大氣成份的頻繁碰撞會導(dǎo)致VLF波能量產(chǎn)生損耗。早在二十世紀(jì)六十年代,Helliwell就給出了估算白天和夜間2 kHz和20 kHz的VLF波穿透電離層時能量衰減的經(jīng)典吸收曲線并得到了廣泛應(yīng)用。但是實際電離層D區(qū)電子密度...
【文章來源】：武漢大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：116 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
圖２－１髙層大氣分布及特征物理現(xiàn)象??電離層在垂直方向上呈分層結(jié)構(gòu)，一般劃分為Ｄ層、Ｅ層和Ｆ層，其中Ｆ層又分為Ｈ??層和Ｆ２層，最大電子密度約為１０１２ｍ－３，位于３００千米高度附近
?地面ＶＬＦ輻射滲透進電離層和磁層傳播研究及其應(yīng)用???日間電離層?夜間電離層??５０?０?—??衛(wèi)星??４００?－??高??度?汗２區(qū)??３?３００－?ｆ?尸區(qū)??擴展Ｅ層?駆??擴展?Ｅｇ??Ｄ區(qū)??圖２－２電離層分層結(jié)構(gòu)的晝夜變化愴況??電離層分層結(jié)構(gòu)是電離層的理想狀態(tài)，實際電離層隨經(jīng)度、緯度呈現(xiàn)復(fù)雜的空間??變化，并且具有晝夜、季節(jié)、年、太陽黑子周等時間變化。由于電離層各層的化學(xué)結(jié)??構(gòu)、熱結(jié)構(gòu)不同，各層的形態(tài)變化也不盡相同。??電離層特性主要可由電子密度、離子密度、電子溫度、離子溫度等參量的空間分??布來描述。研究重點主要是電子密度隨高度的分布。電子密度隨高度的變化與各高度??ｈ大氣成分、大氣密度以及太陽輻射通量等因素有關(guān)。由經(jīng)典理論知，電磁波在介質(zhì)??中的傳播是受到介質(zhì)中帶電粒子的影響，特別是電子在電磁波作用下以電磁波的頻率??振動時激發(fā)電磁輻射影響的結(jié)果。??§２．１．２電離層介質(zhì)特性??各向同性等離子體中電磁波沒有伴生密度擾動，因而也無伴生壓力擾動。換句話??說，在流體模型中，運動方程的壓力項只對縱波有貢獻而對橫波沒有貢獻。但當(dāng)未擾??動等離子體存在磁場時，壓力項使情況變得很復(fù)雜，所以忽略壓力項，并且當(dāng)粒子的??熱速度遠小于波的相速時略去壓力項是合理的。在這種場合我們說的等離子體是“冷”??的。除了波的相速很小的情形外，冷等離子體模型時令人滿意的。在這種磁化冷等離??子體模型下的電離層具有以下特性??（１）電離層介電常數(shù)的一般形式??由于地磁場的影響，電離層參數(shù)呈現(xiàn)各向異性的特性，從而對從地面向低電離層??１１??
圖２－３水平分層各向異性介質(zhì)中的波場結(jié)構(gòu)??由于電場和磁場的水平分量在每一層的邊界處是連續(xù)的，所以有??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]低緯電離層無線電波冬季吸收特性與中層大氣動力學(xué)[J]. 熊年祿,龍咸靈,張訓(xùn)械. 武漢大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 1985(04)
[2]國際地磁參考場中哨聲模波的三維射線跟蹤算法[J]. 徐繼生,保宗悌,梁百先. 地球物理學(xué)報. 1985(05)
[3]赤道異常區(qū)內(nèi)非導(dǎo)管哨聲的射線跟蹤[J]. 徐繼生,保宗悌,梁百先. 地球物理學(xué)報. 1984(05)
博士論文
[1]高頻電波人工調(diào)制低緯電離層所激發(fā)的ELF波的研究[D]. 汪楓.武漢大學(xué) 2011
碩士論文
[1]利用DEMETER衛(wèi)星數(shù)據(jù)提取地震異常的方法初探[D]. 歐陽新艷.中國地震局地震預(yù)測研究所 2008
本文編號：3600834
【文章來源】：武漢大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：116 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
圖２－１髙層大氣分布及特征物理現(xiàn)象??電離層在垂直方向上呈分層結(jié)構(gòu)，一般劃分為Ｄ層、Ｅ層和Ｆ層，其中Ｆ層又分為Ｈ??層和Ｆ２層，最大電子密度約為１０１２ｍ－３，位于３００千米高度附近
?地面ＶＬＦ輻射滲透進電離層和磁層傳播研究及其應(yīng)用???日間電離層?夜間電離層??５０?０?—??衛(wèi)星??４００?－??高??度?汗２區(qū)??３?３００－?ｆ?尸區(qū)??擴展Ｅ層?駆??擴展?Ｅｇ??Ｄ區(qū)??圖２－２電離層分層結(jié)構(gòu)的晝夜變化愴況??電離層分層結(jié)構(gòu)是電離層的理想狀態(tài)，實際電離層隨經(jīng)度、緯度呈現(xiàn)復(fù)雜的空間??變化，并且具有晝夜、季節(jié)、年、太陽黑子周等時間變化。由于電離層各層的化學(xué)結(jié)??構(gòu)、熱結(jié)構(gòu)不同，各層的形態(tài)變化也不盡相同。??電離層特性主要可由電子密度、離子密度、電子溫度、離子溫度等參量的空間分??布來描述。研究重點主要是電子密度隨高度的分布。電子密度隨高度的變化與各高度??ｈ大氣成分、大氣密度以及太陽輻射通量等因素有關(guān)。由經(jīng)典理論知，電磁波在介質(zhì)??中的傳播是受到介質(zhì)中帶電粒子的影響，特別是電子在電磁波作用下以電磁波的頻率??振動時激發(fā)電磁輻射影響的結(jié)果。??§２．１．２電離層介質(zhì)特性??各向同性等離子體中電磁波沒有伴生密度擾動，因而也無伴生壓力擾動。換句話??說，在流體模型中，運動方程的壓力項只對縱波有貢獻而對橫波沒有貢獻。但當(dāng)未擾??動等離子體存在磁場時，壓力項使情況變得很復(fù)雜，所以忽略壓力項，并且當(dāng)粒子的??熱速度遠小于波的相速時略去壓力項是合理的。在這種場合我們說的等離子體是“冷”??的。除了波的相速很小的情形外，冷等離子體模型時令人滿意的。在這種磁化冷等離??子體模型下的電離層具有以下特性??（１）電離層介電常數(shù)的一般形式??由于地磁場的影響，電離層參數(shù)呈現(xiàn)各向異性的特性，從而對從地面向低電離層??１１??
圖２－３水平分層各向異性介質(zhì)中的波場結(jié)構(gòu)??由于電場和磁場的水平分量在每一層的邊界處是連續(xù)的，所以有??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]低緯電離層無線電波冬季吸收特性與中層大氣動力學(xué)[J]. 熊年祿,龍咸靈,張訓(xùn)械. 武漢大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 1985(04)
[2]國際地磁參考場中哨聲模波的三維射線跟蹤算法[J]. 徐繼生,保宗悌,梁百先. 地球物理學(xué)報. 1985(05)
[3]赤道異常區(qū)內(nèi)非導(dǎo)管哨聲的射線跟蹤[J]. 徐繼生,保宗悌,梁百先. 地球物理學(xué)報. 1984(05)
博士論文
[1]高頻電波人工調(diào)制低緯電離層所激發(fā)的ELF波的研究[D]. 汪楓.武漢大學(xué) 2011
碩士論文
[1]利用DEMETER衛(wèi)星數(shù)據(jù)提取地震異常的方法初探[D]. 歐陽新艷.中國地震局地震預(yù)測研究所 2008
本文編號：3600834
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