电离层折射的基本原理

　　从电磁波传播的角度来看，电离层泛指地面以上50km 的大气层。由于受太阳辐射作用，电离层(Ionosphere)中的气体被电离，以正离子和自由电子的形式存在，成为弥散介质。电磁波进入电离层后，在带电粒子的作用下，其传播速度发生了改变。在中纬度地区，测站天顶方向上电离层延迟白天可达10m，夜晚可达1～3m 左右。当卫星高度角低于10°时，电离层延迟(Ionospheric Delay)可能扩大至10～45m 左右。

　　同对流层影响一样，电离层折射也可由(4-11)式表达，即:

　　根据大气物理学的有关理论，可以导出电离层折射的相位延迟为：

　　由此可以得到距离延迟为：

　　其中，c 表示光速，f 表示电磁波频率，∫Neds表示信号传播路径上总电子数(电子数/m2)。

　　从公式(4-15)和(4-16)可以看出，电离层延迟是传播路径上电子总数的函数。电离层的电子密度，随着太阳的辐射强度、季节、昼夜交替以及地理位置的变化而有所不同，其中与太阳黑子的活动强度关系尤为密切。

　　观测资料表明，电离层的电子密度昼夜可相差5 倍，冬季和夏季可相差4 倍，太阳黑子活动高峰期与低谷期可相差4 倍，此外太阳的扰动和磁暴(Magnetic Storm)还能引起电离层的不规则变化。在多种因素的影响下，电离层的电子密度变化范围在109～3×1012 电子数/m3 之间，有时电离层延迟甚至可能在天顶方向上达到50m，在水平方向上达到150m。

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