太阳黑子对短波的影响及解决

太阳黑子对短波的影响及解决方案分析
网络工程专业强若馨0806218
一、短波信道简述
短波通信在当代广泛应用于军事、气象、交通、通信、导航、广播等各个领域。

它可以利用地波传播，更主要是利用天波传播，即通过大气电离层反射传播。

地球高层大气的分子和原子，在太阳紫外线、Χ射线和高能粒子的作用下电离，产生自由电子和正、负离子，形成等离子体区域即电离层。

电离层从宏观上呈现中性。

电离层的变化，主要表现为电子密度随时间的变化。

而电子密度达到平衡的条件，主要取决于电子生成率和电子消失率
二、太阳黑子对短波信道的影响
电离层受很多因素影响，最主要的因素还是太阳。

而太阳对电离层影响最大的是太阳黑子和耀斑活动。

每当黑子增多时，太阳的耀斑也频频出现。

耀斑会辐射出大量的高能射线。

当它到达地球的大气层外层时，就使原来外层空间的电子数目剧增，而无线电短波通讯正是依靠大气外层空间的电子反射电波进行的。

如果外层空间电子数目增多，无线电短波通过时，就会受到增多的电子的干扰，这就使无线电短波通讯大为减弱，以致全部中断。

其主要产生如下问题：
①电离层突然骚扰。

太阳在黑子和耀斑活动剧烈时产生大量紫外线和Χ射线使电离层电子密度增大，使通信中断。

②电离层暴。

F2层状态异常变化。

③极盖吸收。

由耀斑产生的高能质子由于磁力线沉降到极地，使极地大气发生电离，电子浓度增大，吸收电磁波。

三、解决太阳黑子对短波信道的影响的方案及分析
综上总结可以看出电磁波被吸收，短波通信干扰是因为大气电离层电子浓度增大，以前选择的频率不符合现在的信道质量。

除了当代应用的自适应选频来解决一般情况下的短波通信，我预想以下解决黑子干扰下的短波通信的方法并进行了分析：
①靠天文学研究太阳活动，预报黑子及耀斑的爆发时间，以便各部门做好应对太阳黑子和耀斑的准备工作。

分析：这是天文学家的研究方向之一，具有可行性。

②向大气电离层释放经电离带正电荷的气体，控制电离层电子浓度，用以中和D层的电子。

使电子浓度降低，不会吸收电磁波。

分析：这种方法不易实现，其原因在于：电离层是受高能量电离产生离子和电子，其正负离子数相等。

如果加入其它离子，除非不含电子，否则在太阳高能射线作用下依然会电离，达不到应有效果。

而且当太阳黑子退却，大气接收到的
能量降低，之前因耀斑电离的电子会再被质子吸附，打到之前的较稳定状态，送入大气的多余离子则成了影响通信的因素。

此方法不具有可行性
③保护臭氧层，防止臭氧层空洞。

臭氧层是人们公认的防紫外线的地球外衣，可以极大地反射紫外线。

保护臭氧层可以减小紫外线对地球的影响，减小对电离层的电离。

分析：这是当今人们提倡的环境保护的一项内容，具有可行性。

④选择合适的电波传播路径。

由于极地地区受地球磁场影响，这里的电离程度非常高，会吸收经此路径的电磁波，因此改变电磁波的发射角度，控制发射路径，避开两极地区，以减小传播中的衰落。

分析：此方法具有可行性，但效果要看实际情况。

当黑子活动剧烈，对地球的影响范围非常广，这种方法无效。

⑤改变频率。

依照短波的选频原则，选一个较好的频率在黑子活动期间进行通信。

分析：这种方法不具可行性。

太阳黑子的影响最多不超过数天，一般持续数小时或1~2天，而黑子活动周期却有11年，对于通信学者，没有足够的时间去寻找到一个适合的频率进行通信。