电离层的不均匀体
电离层的不均匀体
英语
ionospheric irregularities
基本概念
规则电离层中的电离“云块”或波状结构。不均匀体的电离密度高于或低于周围介质的平均电离密度。电离密度的最大相对变化通常只有百分之几，个别情况下可达百分之一、二十。不均匀体的形状和大小是指电离密度等值面的平均形状和大小；通常形状是各向异性的，其大小常指某特定方向上的尺度。不均匀体的尺度分大、中、小3类，不同尺度的不均匀体形成机制不同,在电离层中的效应也不同。
大尺度不均匀体的尺度为几百公里到几千公里。其形状主要取决于大气波动的传播矢量，通常南北向的水平尺度为几百公里，东西向的可达几千公里。从电离层垂测站网记录中早已检测到这种不均匀体，称为电离层行进式扰动(TID)。大尺度不均匀体是太阳爆发期间,在极区激发的大尺度重力波形成的。大的不均匀体能改变无线电波的射线轨迹和传播时延。
中尺度不均匀体的最大尺度为几十至几百公里。其形态与大气波动的波矢量有关，并受重力场的影响。中尺度的不均匀体由中尺度的重力波引起。电离层中的某些暂态过程和电波传播效应与这种不均匀体有关（见电离层运动）。
小尺度不均匀体的尺度通常为几十米至几百米，也有小至二、三十米的。小不均匀体，又叫电离层精细结构。它引起中短波的快速衰落和甚高频 (VHF)的前向散射。这种不均匀体的运动叫电离层漂移。在 100公里以下，这种小不均匀体是大气湍流引起的；在更高的高度上，它是流体不稳定性引起的等离子体湍流。等离子体湍流受地磁场的影响，其不均匀体有沿磁力线拉长的趋势。这种流体不稳定性通常是重力波驱动的。重力波的撕裂，重力波的相速接近等离子体运动速度时出现的空间谐振，重力波之间的相互作用，以及重力波与中性风之间的剪切作用，都可激发很强的等离子体湍流或电离密度的汇聚。中纬地区的 Es和扩展F现象（见电离层结构）以及其他一些暂态现象与这种强等离子体湍流和电离密度的汇聚有关。
受制影响
等离子体不稳定性引起的不均匀体，受地磁场的影响，呈明显的各向异性，沿磁力线排列。垂直磁场方向的不均匀体的尺度一般为几米至几百米，最大的可达几公里，最小的只有二、三十厘米。它引起卫星信号闪烁和甚高频波后向散射。
此外，流星微粒、极区粒子沉降可直接产生电离层不均匀体。空间飞行器的动力扰动或其释放物，以及大功率无线电波加热电离层等种种人为因素，也可激发电离层不均匀体。