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等离子体知识简介
等离子体知识简介
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概述
组成:
带电粒子(电子、离子),
中性粒子(原子、分子、微粒等)。
特性:
准中性:宏观上呈现中性;
集体效应:任何带电粒子的运动状态均受到其它带电粒子的影响。
光致电离作用:
两个核心概念
德拜半径(德拜长度) :用来表征等离子体中带电粒子静电势的作用范围。
在等离子体中,与没有等离子体存在的情况相比,电场强度减少到 时的距离。
3.
航天器表面在尾流方向积累大量的负电荷
航天器接地
阴极接地阳极接地浮置接地
磁暴:极区捕获太阳带电粒子流,产生极光和磁扰,使极区电离层呈现复杂结构,F层回波消失,出现极盖吸收现象,影响无线电通信。
电离层暴:由太阳风强度的突然变化而起,F2区电子密度下降,临界频率降低。
两个速度
相速度 超光速群速度 小于光速
两个延迟
1.
总电子含量(单位面积电子含量)
应用:
双信号测量: 真空传输时间 实际传输时间
若 有一最大公约数 ,即 ,
则有
2.
多普勒频移
应用:
双信号测量:
\
将 , 代入可得
一个旋转
应用:天线极化方向应与信号极化方向平行。故常用两正交极化天线组成的双极化天线来接收,或者用圆极化天线发射,再用与之匹配的圆极化天线来接收。
溅射
(材料表面的原子由带电离子或中性粒子的碰撞而迁移)
(溅射会对薄膜表面带来问题释放的物质可能污染附近的表面)
F层
50~90km
90-150km
130km~几千km
白天,电子密度加大,最大值:109/m3
白天峰值:1011/m3
F1:2-5×1011/m3
F2:1-2×1012/m3
夜间,电子密度减少,甚至消失
109/m3
F1:1010/m3
F2:1011/m3
电离层突然骚扰:太阳耀斑时或日信衰落甚至中断;长波电信号相位发生突变。
航天器充电
从周围的电子流向航天器的负电流比从周围离子流向航天器的正电流大了约两个数量级。
1.
1.航天器带负电表面负电势
电子入射,V减小,负的程度加深,
正离子入射,V增大,负的程度降低,
2.航天器带正电表面正电势
电子入射,V减小,正的程度降低,
正离子入射,V增大,正的程度加深,
2.
代入
联立并迭代求解得近似数值解
假设:所有离子的电离方式均一致,ji=1,ne=ni=n。Te=Ti=T可得:::
等离子体频率(临界频率)
(无线电信号能垂直穿透电离层的最小频率)
(等离子体内电子相对于离子的自然振动频率)(大气通信黑障)
(离子密度测量)
特性:
频率大于 的电磁波在等离子体内传播;小于等于 的电磁波被反射。
三个层
D层
E层
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