【题目编号】MC1-0803
【题目】如果按离子密度从高到低排列，对短波传播有主要影响的电离层有：
【答案】A
[A]F2、F1、E、D
[B]C1、C2、D1、D2
[C]F、E2、E1、D
[D]E1、E2、F1、F2
考点速览
本题与上一题是姊妹题，上一题按高度排序，这一题按离子密度（电子密度）排序。考点是各电离层电子密度的相对高低，以及电子密度为什么决定电波的反射与吸收。两个排序结果恰好相同，都要落到 F2、F1、E、D 这一顺序上。
原理与依据
电离层对电波的作用完全取决于其中的自由电子密度。电磁波能否被某层反射，取决于电波频率与该层"等离子体频率"的关系：电子密度越大，等离子体频率越高，能反射的电波频率也越高。等离子体频率与电子密度的平方根成正比，数值上约等于九乘以根号 N，其中 N 以每立方米计、频率以赫兹计。电子密度高的层负责反射，电子密度低的层只能吸收，这就是区分反射层与吸收层的物理判据。
F2 层电子密度最大，其峰值密度可达每立方米十的十二次方量级，对应的临界频率 foF2 在太阳活动高峰时可达十几兆赫。正因为密度最大，F2 层成为短波远距离传播的主力反射层。F1 层电子密度次之，白天出现，也能参与反射。E 层电子密度更低一些，但白天仍足以反射一部分短波。D 层电子密度最低，等离子体频率远低于短波频率，不足以把电波折射回地面，反而因为碰撞频率高而强烈吸收电波。
电子密度沿高度的分布叫电子密度剖面，它会在夜间因复合（recombination）而显著下降，低层尤为明显，所以 D 层、F1 层夜间消失。白天电离与复合达到平衡，形成各层密度峰值；夜间电离源消失，电子与离子重新结合，密度回落。这个过程解释了为什么同一层在白天和夜间的密度差别巨大，也解释了为什么按密度排序时各层顺序在白天最清晰。各层的名称里字母本身并无高度或密度的直接含义，只是历史上按发现与命名习惯排列，因此顺序需要单独记忆，不能凭字母顺序推断。
因此按离子密度从高到低排列，顺序是 F2、F1、E、D，选项 A 正确。
逐项辨析
选项 A 正确，F2 层电子密度最大、D 层最小，中间依次为 F1、E。
选项 B 的 C1、C2、D1、D2 并非真实存在的电离层，属于干扰项。
选项 C 写成 F、E2、E1、D，E2、E1 不是标准分层名，且把 F 层当作一整层，命名不规范。
选项 D 写成 E1、E2、F1、F2，除命名错误外，还把电子密度最大的 F 层排到了后面，方向颠倒。
易混淆点
电子密度与高度这两条排序在本例中结果相同，但物理意义不同，不能混为一谈。高度是"在哪里"，电子密度是"有多少离子"。另一个易混点是把"临界频率"和"最高可用频率"当作同一个量：临界频率是垂直入射时的反射上限，最高可用频率是斜入射时该路径的上限，斜入射的上限比垂直入射的临界频率更高，二者不要画等号。
应试要点
记端点：F2 层电子密度最大、负责反射，D 层电子密度最小、只吸收不反射。中间 F1、E 依次递减。无论问高度还是密度，顺序都是 F2、F1、E、D，两个排序一起记更省力。
