什麼是核爆炸對電離層的影響

地面以上不同高度的核爆炸使電離層等離子體的正常形態產生擾動，因而影響無線電波在其中的傳播和空間電子裝置的功能。核爆炸產生的各種瞬發輻射，如中子、γ射線和熱X射線、碎片雲的延遲β和γ輻射，以及衝擊波等，都對電離層產生影響。但是，爆炸高度和爆炸當量不同時，這些因素所攜帶的能量及其對電離層影響的程度也各不相同。

高空核爆炸

爆炸輻射產生的瞬發中子、瞬發γ光子和熱X射線在廣大範圍內使大氣電離，造成電離層E區和 D區的等離子體濃度急劇增加，形成附加等離子體層，其極強的瞬時濃度可達1012/釐米3。這個層雖然在1秒鐘後迅速衰減，使濃度值降到105～106/釐米3，但隨後衰減緩慢，並且波及的範圍僅受爆心到地面最大視線夾角的限制。若在200公里高空發生核爆炸，影響圈在地面上的直徑約為3200公里。

高溫高壓等離子體火球由爆心向外膨脹時會壓縮地磁場，而地磁場約束這種等離子體運動就產生振盪，激發磁流體力學波。這種膨脹壓縮過程在等離子體的壓強與磁壓強和大氣壓強平衡時才終止，所波及的範圍達數百到數千公里。等離子體膨脹過程和激發的磁流體力學波將擾動電離層和磁層，並把所攜帶的核爆炸能量耗散在廣闊的空域中。

火球膨脹終止以後，其下部的等離子體碎片物質沉積在100公里左右的高度上，大部分複合成中性物質。上部碎片物質一部分向下沉降，幾十分鐘後也到達100公里左右高度；一部分則和蛻變的β粒子沿磁力線被導引到南、北兩個 100公里左右高度處的磁共軛區。到達這三個區域的放射性物質將長期發射延遲 β粒子和 γ光子，電離周圍的大氣，在電離層D區形成三個範圍為數百到數千公里的附加電離區。β粒子並在這三個區域附近激發出極光。這種附加電離是由連續源所產生，故維持時間可達數小時至數十小時，其濃度比自然電離層D區高100倍左右。另外，一部分較輕的碎片雲中的帶電粒子和一部分延遲β粒子，為高空地磁場捕獲並在那裡形成附加的高能粒子輻射帶。這個輻射帶可存在數月之久，加在等離子體層頂附近，構成對磁層的一個新的擾動源和對空間電子裝置的威脅。

高空核爆炸造成的等離子體環境複雜，範圍較大，因而對電波傳播的影響比較嚴重，會造成長波、超長波的突然相位異常和幅度異常，使中波、短波被異常吸收，超短波發生異常衰落等。但是對於在電離層以下傳播的電波則不產生影響。

低空核爆炸

各種瞬發輻射為爆心周圍的稠密大氣所吸收，不能達到電離層；火球本身的運動也觸及不到電離層。因此，這兩方面對電離層並不產生影響。爆炸後，放射性碎片雲在大氣動力因子的控制下，可以上升到十幾公里以上的高度，所發射的γ光子可以穿入電離層，並使那裡的中性粒子發生電離，在D區形成一個附加電離區。這個電離區的等離子體濃度比自然D區高100倍左右，最大值可達104～105/釐米3，處在 60～70公里上。電離區的水平範圍為數百公里，維持時間約數小時。因放射性碎片雲電離源隨風飄動，這個電離區不斷改變形態，使電離層下邊緣不斷髮生變化。新電離區能強烈地吸收中波、短波段電磁波。它還破壞了地－電離層波導的均勻性和特定性，對長波和超長波的傳播也產生一些影響。

核爆炸衝擊波向上傳播時，可以轉化為聲重波進入電離層，並引起電離層的擾動。其特徵是原來電離層的自然層結構遭到破壞，電子濃度激烈起伏，層內出現不均勻結構對電波傳播產生一定的影響。這種擾動在 F層表現得最為突出，可以持續幾個小時，並能傳播千公里以上的距離，直到能量全部耗盡為止。

地面核爆炸

較大當量的地面核爆炸的衝擊波能轉化為聲重波而影響電離層，其情形和低空核爆炸相似，只是影響的程度小一些。其他形式的爆炸能量不會到達電離層，因此對電離層不產生影響。地面核爆炸的火球能捲起地面的塵土、泥沙等物，並使之汽化，成為一個近地面的擾動源，改變區域性區域的介質條件，使通過這一區域的電波受到影響，但時間較短。