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探索大气电离层的先驱者阿普·顿

时间:2023-02-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:因对大气高层物理性质的研究,特别是发现了阿普顿电离层,获得了1947年度诺贝尔物理学奖。阿普顿出生在英国的布莱德福德。阿普顿认为,远距离的短波信号,只能由高空电离层反射传播。他决定利用电磁波的发射,来测定电离层的存在。通过对电离层的进一步研究,阿普顿发现:在夜间,100公里高处的电离层的反射能力大大降低。阿普顿还开辟了对电离层以及该层受太阳位置和日斑活动的影响的研究领域。

阿普顿(1892—1965),英国物理学家。因对大气高层物理性质的研究,特别是发现了阿普顿电离层,获得了1947年度诺贝尔物理学奖。

阿普顿出生在英国的布莱德福德。父亲是一个批发商,但家里生活并不富裕。11岁时,阿普顿得到了奖学金进入当地一所中学,16岁时又得到该市文法中学的奖学金,但父亲这时无力供他继续读书,阿普顿只好辍学,到布莱德福德技术学院当了一名临时实验室助手。他一边工作,一边准备考大学。18岁时,他终于获得了剑桥大学的奖学金,进入剑桥大学圣约翰学院。

阿普顿小时候喜欢打板球,他非常崇拜著名的板球明星郝斯特,模仿他的言行举止到了惟妙惟肖的程度,甚至打算将来当一名职业板球运动员。郝斯特在竞赛中的英勇顽强和坚定执著的作风,被阿普顿引以为自己的榜样,对他的一生有很大的影响。

在他读研究生期间,第一次世界大战爆发了,他入伍后被分配到通信部队,负责给军官们讲授无线电课程,从此开始了专注无线电的一生。战争结束后,他回到剑桥大学卡文迪许实验室,卢瑟福教授安排他检测α粒子。他深知无线电在军事上以及民用通信上是何等重要,他希望继续做无线电研究。

阿普顿认为,远距离的短波信号,只能由高空电离层反射传播。他决定利用电磁波的发射,来测定电离层的存在。1924年,他尝试着改变英国BBC广播公司发射机的频率,然后在剑桥大学记录下来所接收到的信号强度,以寻找沿地面直接传播的波与从带电粒子层反射回来的波发生干涉时信号的增强效应。剑桥大学的接收机接收到的信号完全证实了他的设想。关于存在能反射电磁波的大气电离层的假设便得到了验证。通过对电离层的进一步研究,阿普顿发现:在夜间,100公里高处的电离层的反射能力大大降低。经过无数次的实验,他终于在1927年发现:约在230公里处还存在一个反射能力更强的高空电离层,后被命名为“阿普顿层”。

阿普顿的工作为环球无线电通讯提供了重要的理论依据,从此无线电事业进入了一个新纪元。阿普顿还开辟了对电离层以及该层受太阳位置和日斑活动的影响的研究领域。

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