科隆

[拼音]:dianliceng dingbu tance

[英文]:ionospheric topside sounding

利用空間飛行器攜帶小型垂直測高儀探測上部電離層的一種方法。上部電離層是指F2層電子密度最大值所在高度以上的電離層區域。上部電離層是不能在地面用垂直測高儀進行探測的(見電離層垂直探測),而必須將小型垂直測高儀放在衛星等飛行器上,在上部電離層或更高的高度上向下探測。頂外探測的主要參量是電子密度隨高度的分佈。其優點是可以連續獲得較大範圍的上部電離層電子密度剖面。

頂外探測的基本原理與電離層垂直探測相同,電離圖如圖。圖中給出了虛深(或視在高度)與電波頻率的關係。虛深是從衛星至電波反射處的距離。圖中還有尋常波、非常波和Z波描跡(O、X和Z),可以用來推算電子密度分佈。fOS、fXS、fZS為這3種波的低頻端截止頻率,它們相當於電波在衛星高度上的反射頻率。fOF2、fXF2為F2層峰值處反射頻率的尋常波分量和非常波分量,這些波還可能向下穿透F2層並在Es層或地球表面反射,產生Es層或地球回波的尋常波分量和非常波分量。fT是Z波的高頻端截止頻率,它是由於發射機浸在等離子體中而產生的。除了這些描跡外,當探測頻率等於衛星附近的等離子體頻率時,就會出現等離子諧振頻率fN的諧振線;當探測頻率等於衛星所在高度的電子迴旋頻率時,就會出現電子迴旋頻率fH的諧振線,或高次諧振現象,其頻率為nfH。而上混合諧振頻率

。此外,當衛星所在區域的電子密度較低,即fI=fH時,還可觀測到諧振差拍現象;在非常波描跡上觀測到遠距諧振現象,它發生在衛星以下高度,此時非常波的反射波頻率等於2fH。

分析研究頂外探測的電離圖,可以得到上部電離層的電子密度垂直剖面及其時空變化,還可以研究發生在電離層等離子體中的各種諧振現象。