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为什么太阳黑子会影响地球的无线电通信?

无线电波一般认为是频率小于300吉赫的电磁波,无线电波有三种传播方式:地波、天波和沿直线传播的波。

沿地球表面附近的空间传播无线电波叫作地波。地球表面有各种障碍物,只有较长的波长才能绕过它们,所以长波、中波和中短波可以很好地绕过障碍物。由于地球是个良导体,地波在传播过程中会有能量损失,中波和中短波的传播距离不大,一般在几百千米范围内。长波沿地面传播的距离要远得多,但发射长波的设备庞大,造价高,所以长波很少用于无线电广播,多用于超远程无线电通信和导航等。

依靠电离层的反射来传播无线电波叫作天波。地球电离层是从离地面约85千米开始一直伸展到约600千米高度的高层大气空域,这里大气较为稀薄,受太阳辐射和高能粒子的影响会发生电离而形成等离子体空域,所以称之为电离层。实验证明,波长短于10米的微波能穿过电离层,波长超过3000千米的长波,几乎会被电离层全部吸收。因此,短波是利用电离层反射传播的最佳波段,它可以借助电离层这面“镜子”在天地之间反射传播,经过多次反射,电磁波可以传播10 000千米以上。

微波和超短波不能以地波或天波的形式传播,它们跟可见光一样沿直线传播。由于地球表面是球形的,为了增大传播距离,微波发射天线和接收天线都建得很高,但即使这样也只能达到几十千米。所以在进行远距离通信时,需要设立可以接收微波并将它放大发射出去的中继站,现在可以用同步通信卫星传送微波。由于同步通信卫星静止在赤道上空约36 000千米的高空,用它来做中继站,可以让无线电信号跨越大陆和海洋。

太阳黑子是太阳表面(光球层上)一种炽热气体的巨大旋涡,温度大约为4500℃,因其温度低于太阳光球层表面温度(约6000℃),所以看上去像暗色斑点。当太阳黑子活动时会向外发射高速运动的带电离子,当高速带电离子进入电离层时会与大气分子发生剧烈碰撞,使电离层局部电子密度迅速增加。这就会严重干扰电离层对电磁波的吸收和反射,使得部分或全部无线电波信号被吸收,导致无线电波信号经过这一区域后会衰弱甚至完全消失。所以在太阳黑子活动剧烈的年份,利用天波以及同步通信卫星发射微波进行的通信会受到很大影响,而地波通信和不需要经过电离层微波通信则不会受到太大的干扰。

太阳黑子的爆发还会给地球带来很多奇特的影响,这其中有很多问题至今未能有很好的解释。说不定世界上第一个解决这些问题的人就是你。

【知识点】射电望远镜

天体发射的不仅仅有光学信号,还有丰富的无线电波等波段信号,而且无线电波可以穿过宇宙中大量存在的天体尘埃(可见光波很难穿过),所以射电望远镜能比光学望远镜接收到更遥远的天体发出的信号。由多个射电望远镜组成的望远镜可以看到上百亿光年外的星系。

不过由于距离遥远,星系的信号就很微弱了。为了解决这个问题,一方面可以射电望远镜做得很大,直径可以超过100米,另一方面可以采用干涉测量法,即用多个射电望远镜测量同一射电发射源,并将它们各自观测所得的信号进行干涉。干涉法的有效口径就等于望远镜之间的距离,这样就极大地提高了望远镜的性能。

【发散思维】你的手机信号频率是多少?

【本文关键词】无线电 信号传输