第四百零三篇 庞多拉“天毁计划”十三（2/2）

2009年3月，国内首个根据大气电离层变化来监测地震的探测试验站在聊城地震水化试验站建成。

研究人员指出，跟踪大气电离层电子浓度变化预测地震的这种方法在2004年9月16日至22日发生在俄罗斯加里宁格勒的地震事件中得到了验证。这次地震是在同一地方以2.5小时为间隔发生的，地面卫星信号接收站距离震中在260千米到320千米之间。观测数据表明，震前的3至5个昼夜的时间内电离层电子浓度在增长，而在震前2个昼夜的时间内电子浓度的最大值大大下降了，电离层电子浓度急剧下降只发生在震中附近，位于震中1100千米的地面设备记录的信号没有任何改变。因此，可以认为，电离层电子浓度的急剧下降是由于地震效应引起的，电离层的这种状态就是要发生地震的征兆。以往的研究结果显示，对于5级以上的地震，在地震附近地区一般会出现电离层扰动，概率约为74.1%。

从2008年5月5日到15日，汶川以东至日本冲绳、南至海南南部地区的电离层出现明显扰动，电离层tec出现了明显增加，而平时，这样的增加很少能看到。5月9日的扰动，则是“往水中扔了一块石头”，后来发生大地震的所在地附近出现了大范围的电离层参数异常增加。

由于热运动和电磁力的作用，从某个分子逸出的电子可能与另一失去电子的阳离子碰撞而复合，也可与中性分子暂时结合而成阴离子。在电离层中，电离与复合总在不断地进行着，但在一块地区内，自由电子和阴离子的浓度与阳离子的浓度基本上是相同的，因而总体呈电中性。这是物质的第四态，称为等离子体态。电离层的温度最高不超过1000k，属于冷而弱的等离子体。

太阳辐射的各种成分对大气的作用不同，短紫外线和x射线使大气电离，较长的紫外线使大气分子分解为单个原子，更长的紫外线使o2变为o3。微粒流能引起大气电离和升高温度等多种作用。太阳辐射穿过大气时，因被吸收而衰减。穿越相同的气层，辐射的波长越短，衰减越多。因此，只有波长较长的紫外线能达到地面，大气的成分也因吸收紫外线而随高度改变。

研究和火箭实测表明，大约90km高度以下大气分子量没有明显变动，但在高度l0～50km范围内o3含量的百分数较大，极大值约在20～35km处。35～40km以上出现no。90km以上o2开始分解为氧原子，在更高处n2也开始分解，在约100km以上，大气的主要成分为o、n2和n。在约500km以上，n2和o2就都不存在了，he和h含量的百分数则逐渐增加，到2000km以上就只有这两种原子了。

大气分子有向外散逸的趋势。这种趋势与地球引力对抗的结果，大气压力随高度按指数规律衰减。各种成分所含的离子数可能在某一高度上出现最大值，但因各种因素（包括地磁场）对电离层同时作用以及带电粒子的迁移、散逸的结果，实际的离子浓度随高度的变动并不是几种成分理论分布的叠加。大体上，阴离子只存在于70km（白天）或90km（夜晚）以下，其上主要是浓度基本相同的阳离子和自由电子。浓度随高度的分布曲线在某几个高度上出现逗留，这些高度对于电磁波的反射起着重要的作用。各区域从下而上命名为d层（约在地面以上40～90km）、e层（约90～160km）和f层（伸展到数千公里以外）。