电离层：地球大气的高空魔镜

    在距离地面约60到1000千米范围内，存在着一个特殊区域，就是电离层。我们熟悉的对流层、平流层、散逸层等，是按地球大气温度随高度分布的特征来分的。如果按大气电离状况分层，则可分为中性层、电离层和磁层。

    在中性层中，原子和分子的电子被原子核牢牢吸引住，因而中性层并不导电。而电离层如同它的名字一样，是被电离的大气层，存在着大量的自由电子和离子。

    当太阳辐射中的紫外线、X射线到达地球上空时，被大气吸收，消散的能量引起中性大气电离，这个产生自由电子的过程称为光电离。此外，进入大气层的高能粒子也能产生大气的电离，称为微粒电离。虽然电离层中的电子密度不到中性成分的1%，但足以影响无线电波的传播。

    电离层对电波的反射，和我们平时照镜子的原理很像。但并不是所有镜子都能准确呈现我们的容貌，像哈哈镜中反映出的像就和现实相差甚远。这是因为反射像的形状是由反射平面的形状和光滑程度决定的。铜板镜不能照人，但打磨光滑了就能见到人像。可见反射像的好坏和镜子的好坏密切相关。

    同样，电离层就是短波无线电长距离传播的一面镜子，可以说短波无线电通讯是否有效和电离层有极大的关系。如同光在水中传播时会发生反射和折射一样，短波无线电进入电离层时也会发生传播路径的改变。

    实际上电离层并不是一面平滑的镜子。季节、昼夜、太阳活动等都是影响电离层的重要因素。电子密度越大，电波折射得越厉害。有时电离层的急剧变化，会使地面的无线电通讯受到严重影响。1989年3月13日23时，加拿大魁北克省的供电网络全部瘫痪，全省陷入长达9小时的黑暗和寒冷之中，元凶就是太阳风暴。

    电离层与我们的生活息息相关，它一方面让导航通讯、雷达探测等成为可能，另一方面又可能突然“兴奋”，给我们的生产生活带来破坏性后果，让人欢喜让人忧。

    （《科技日报》3.22 翟冬冬）