電離層的不穩定性
正文
指電離層中電漿的能量轉化過程，在這一過程中，如果某種初始擾動使電漿對熱力學平衡稍有偏離，這種偏離就會進一步增大，使電漿的自由能轉化為電漿運動的動能或波動的輻射能。而這種運動的變化比碰撞過程引起的變化快得多，能引起很大的熱力學參量運輸；這種輻射過程也遠比單個粒子的輻射過程更為有效。電漿不穩定性對電離層不均勻結構的形成與暫態現象的出現，起重要作用。幾乎任何形式的熱力學非平衡過程都可能激發電漿不穩定性。對應不同的激發原因和條件，電離層中存在多種類型的不穩定性。目前研究最多的是雙流不穩定性和梯度漂移不穩定性。前者指電子與離子相對漂移速度大於離子聲速時出現的不穩定性；後者指電離密度梯度與E×B的方向相反時出現的不穩定性,又叫E×B不穩定性,B是地磁場強度,E是電漿中的電場強度。出現這兩種不穩定性的重要條件是存在較強的電場。赤道電急流區存在強電場，故能較好地解釋赤道Es層中兩種不同尺度的不規則結構，即大尺度的Ⅰ型和小尺度的Ⅱ型不均勻體。極區也存在電急流，極區Es層的形成也與這些不穩定性有關。利用E×B不穩定性和瑞利-泰勒不穩定性（電離密度梯度與重力的方向相反時出現的不穩定性）可解釋赤道擴展F現象的某些特性,特別是解釋F2層中沿磁力線伸長的電離空泡現象（見電離層結構）。
此外，大功率高頻無線電波加熱電離層時，電漿中的離子聲波和離子迴旋波也可激發電漿不穩定性。這種不穩定性與高頻無線電波的相互作用，使無線電波能量快速地耗散，引起無線電波的非線性傳播。例如,在入射電磁波和某些低頻等離子波差頻的頻率上,可以接收到散射的無線電波信號。
